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航空航天鋁合金的熱處理工藝
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2014-09-03
固溶、時(shí)效熱處理是調(diào)控鋁合金材料綜合性能的有效手段，一種新的熱處理技術(shù)的建立往往標(biāo)示著一種新合金材料的產(chǎn)生。因此，熱處理工藝的優(yōu)化對(duì)于研發(fā)新型高性能鋁合金具有重要意義。
固溶、時(shí)效熱處理是調(diào)控鋁合金材料綜合性能的有效手段，一種新的熱處理技術(shù)的建立往往標(biāo)示著一種新合金材料的產(chǎn)生。因此，熱處理工藝的優(yōu)化對(duì)于研發(fā)新型高性能鋁合金具有重要意義。
一．固溶工藝。
固溶處理的目的主要是將合金元素充分溶入到鋁基體中，以期在淬火后得到高過飽和度固溶體，為后續(xù)時(shí)效調(diào)控性能奠定基礎(chǔ);?但合金高溫固溶時(shí)往往會(huì)發(fā)生再結(jié)晶。合金元素的固溶程度、材料的再結(jié)晶程度及晶粒尺寸與取向?qū)辖鹱罱K的強(qiáng)度、斷裂韌性、抗疲勞及抗應(yīng)力腐蝕性能有很大影響。
固溶溫度和時(shí)間是影響合金性能的兩個(gè)關(guān)鍵的因素。相對(duì)固溶時(shí)間，溫度影響更顯著。固溶溫度的升高使合金淬火后得到更高的溶質(zhì)和空位濃度，有利于時(shí)效時(shí)沉淀相析出，提高合金的硬度及強(qiáng)度。由于合金中往往有一些低熔點(diǎn)共晶相的存在，固溶溫度必須嚴(yán)格控制，以防止局部過燒的出現(xiàn)。對(duì)于?7XXX?合金，采用分級(jí)強(qiáng)化固溶的方法不僅使合金元素達(dá)到充分固溶的效果，而且還可控制板材的組織。為減小合金表面和中心性能的差別，厚板橫截面溫度需盡量均勻;?板材寬度和長度方向上，爐溫盡量保持一致，先進(jìn)的輥底式空氣加熱噴淋淬火爐可將溫度精度控制在±1.5℃以內(nèi)。固溶時(shí)間也是必須要控制的一個(gè)參數(shù)，因?yàn)檫^長的時(shí)間會(huì)導(dǎo)致晶粒長大和粗化，同時(shí)還增加合金的氧化和起泡程度，顯著降低合金的性能。
二．淬火工藝。
淬火工序中，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間和淬火速率是需要控制的工藝參數(shù)。板材經(jīng)固溶后，轉(zhuǎn)移至淬火槽中淬火，其中的間隔時(shí)間為淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間，操作上往往難以控制。太長的轉(zhuǎn)移時(shí)間往往會(huì)導(dǎo)致合金力學(xué)性能和腐蝕性能的下降。輥底式噴淋淬火技術(shù)基本解決了中厚板淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間問題。為了獲得高的時(shí)效強(qiáng)化效果，淬火速率越快越好。但是，快速冷卻不均勻淬火會(huì)使薄板畸變、厚截面產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生大的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)品的變形、翹曲，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生開裂。在實(shí)際生產(chǎn)中為了控制并減小殘余應(yīng)力，可采用沸水等介質(zhì)進(jìn)行淬火以適當(dāng)降低表面淬火速率，減少殘余應(yīng)力。通過選擇合適的淬火介質(zhì)和淬火溫度，控制冷卻過程，可實(shí)現(xiàn)良好的淬火效果。采用多聚物溶液進(jìn)行淬火能減小產(chǎn)品的翹曲和變形，獲得較好的板形。
三．時(shí)效工藝。
時(shí)效是決定高強(qiáng)鋁合金材料性能的最后一道熱處理關(guān)鍵工序。通過選擇合適的回歸溫度、升溫速率和降溫速率以及回歸時(shí)間可以達(dá)到合金力學(xué)性能和抗應(yīng)力腐蝕性能的良好匹配。研究表明，加熱速率為57℃?/min及回歸后冷卻速率為?17℃/min?時(shí)，合金具有最佳的強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕性能的匹配。研究還表明，三級(jí)“時(shí)效－回歸－再時(shí)效”的RRA處理制度可使?7XXX?合金同時(shí)具有高強(qiáng)度和高抗應(yīng)力腐蝕性能。目前先進(jìn)水平是將?RRA?工藝連續(xù)進(jìn)行，采用較低的回歸溫度以防止局部發(fā)生過時(shí)效。
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