金属材料学-王伟强-第8章 铝合金.pptVIP

第8章 铝合金;有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性，如特殊的电、磁、热性能，耐蚀性能及高的比强度(强度与密度之比)等，已成为现代工业中不可缺少的金属材料. ;地壳中含量最高的金属元素──铝;2.铝合金性能特点;（3）压力加工性能好，比强度高;铝合金分类;二、 铝的合金强化;3. 过剩相强化 当Al中加入的合金元素超过其溶解度时，合金在淬火加热时便有一部分不能溶于固溶体，而以第二相形式存在，为过剩相，它们在铝合金中阻碍位错运动和滑移。 4. 细化组织强化 添加微量合金元素细化固溶体基体或细化过剩相来强化Al合金。 不能通过加热、冷却发生相变再结晶细化组织。 ;铝中常加元素及作用;三、 铝合金相图及热处理;2. Al合金结晶过程;铸造铝合金结晶过程;3. 铝合金的热处理 为获得优良的综合力学性能，铝合金一般需进行热处理 热处理工艺包括：退火，固溶处理，时效;（2）固溶处理;淬火+时效组织形成示意图;4.铝合金时效析出过程;Al-Cu合金G.P.区模型;第二阶段：铜原子富集区有序化;θ″相周围基体应变模型;第三阶段：形成过渡相θ＇;第四阶段：形成稳定的θ;f11_25_pg405;;合金系;同一成分合金，时效温度不同，脱溶序列也不一样。一般，时效温度很高，预脱溶阶段或过渡相可能不出现或出现的过渡结构较少。温度低时，则可能只停留在G.P.区或过渡阶段。 ;各种脱溶相的相互关系（三种情况） 各种脱溶相均独立成核。在较稳定的脱溶相形核时，较不稳定的脱溶相逐渐溶解，所偏聚的溶质转移到较稳定的相中。 稳定性较小的脱溶相经晶格改组转变成更稳定的脱溶相。例如Al-Cu中的GP区改组为θ ”， θ′改组为 θ 较稳定的相在较不稳定的相中成核，然后在基体中长大。;（3）影响时效强化的主要因素;时效 工艺;时效时间对组织和性能的影响;130℃时效不同成分铝铜合金硬度与时间的关系 ; 时效温度过低，扩散困难，G.P.区不易形成，时效后强度、硬度低；温度过高，扩散易进行，析出相的临界晶核尺寸大，时效后强度、硬度偏低。因此，各种合金都有最适宜的时效温度。; 思考题： 直接析出稳定相在热力学上是有利的，但为什么不是直接析出稳定相? ;四、变形铝合金 ;Al-Mn合金 Mn 的作用 1）Mn形成固溶强化，最大溶解度1.82%，不能时效强化。 2）少量Mn ，形成弥散析出的MnAl6 质点，产生弥散强化。过量Mn，形成大量MnAl6，脆性大，塑性降低 。 3）MnAl6与基体铝电极电位相近，耐蚀性好。;Al-Mg： Mg的作用: 1）固溶强化；因溶解度大，强度大于Al-Mn。 2）?5%为单相合金，?5%会析出Mg5Al8，脆性相，电极电位低于基体，成为阳极，恶化耐蚀性。 3）由于时效过渡相与基体不共格，故不进行时效处理。 ; ;2、硬铝合金 ;性能;①要严格控制淬火温度。 如： 牌号 正常淬火温度 过烧温度 2A02 495~505 510~515 2A10 510~520 540 2A12 495~500 507 ②转移时间尽量短 30″，航空件 15″； ③冷速要快，热水淬； ④常用自然时效。;Al-Cu-Mg三元合金垂直截面 ;3、超硬铝合金;4、锻铝合金;五、铸造铝合金 ;1、铝硅系铸造合金（硅铝明）;Al-Si合金成份位于共晶点附近，铸态组织（变质处理前）：（α+Si）共晶体，Si呈粗大针状分布，使合金变脆，强度和塑性都很低。 浇注前向合金注液中加入可有效地细化晶粒的材料（???质剂），从而提高合金强度，称为变质处理或细化晶粒强化。 ;Al-Si合金变质处理机理;未变质处理 ;ZL102 变质处理前 Si块+（α+Si针）共晶;ZL102 变质处理 α枝晶+ （α+Si）共晶;2、铝铜铸造合金 ;3、铝镁铸造合金 ;4、铝锌铸造合金 ;5、铸造铝合金的热处理 除ZL102外，其它合金均能进行热处理强化。; 小 结 铝合金没有同素异构转变。 铝合金热处理为固溶处理和时效强化。 铝合金时效基本过程是强化相的析出过程。 各个阶段的强化效果也不同。 正确制定合金的固溶处理工艺，是保证获得 良好时效强化效果的前提。 ;α