铝合金的强化.doc

铝合金的强化 占,:~4-tc1) 2一 ,f\f◇f,}轻合垒,加工技术1996,V. o1.24,N-o9 铝合金的强化 东北轻合金加工厂苏学常T?2/ ——_ —～ 【摘要】论迷了铝合金强化的方法,机理及其在工业铝合金中的实际应用,%r:it-k- 绍了加工硬化和沉淀强化分别或联合用于铝合金的强化一铝合金强化的效果,主 要以其常温强度,高温强度和塑性指标的改变以及组织形态变化为依据. 关键词铝合金理加工硬化沉淀强化塑堡堂生 】前言 现代工业和科学技术的迅速发展,对铝 合金材料的性能提出了更高要求,如何利用 强化理论,实现对工业铝台金材料的有效强 化,以满足各个领域的新需求,是材料科学领 域的重要研究课题.铝台金强化以加工硬化 和沉淀强化为重点,而其强化效果的判断则 以铝台金材料在常温和高温下的强度,塑性 指标为主要依据.本文对强化机理进行了探 讨,并对强化方法进行综合分类,通过实例说 明各种强化方法在铝合金强化中的应用. 2强化方法分类及强化机理 铝合金在常温和中等应力作用下产生塑 性变形,主要囡位错滑移所致,而高温和低应 力作用下产生塑性变形则由位错蠕动和扩散 流变产生.总的说,不管工作温度高低,台金 抵抗变形能力主要由位错运动难易所决定. 因而.把增加铝合金对位错运动的抗力叫铝 合金强化. 铝合金的强化方法很多,而且强化方法 的分类也并非所有学者都看法一致,一般将 其分为,D~-r硬化和合金化强化两大类. 笔者在本文中将铝合金强化方法细分为 加工硬化,固溶强化,异相强化,弥做强化,沉 淀强化,晶界强化和复合强化七类进行讨论. 苏学常——哈尔壤东北轻合金加工厂教授级 高工(邮编:150060) 2.1加工硬化 通过塑性变形(轧制,挤压,锻造,拉伸 等)使台金获得高强度的方法叫加工硬化.塑 性变形时增加位错密度是合金加工硬化的本 质据统计,金属强烈变形后,位错密度可由 10根tom.增至10根/c17ll.以上0].因为台 金中位错密度越大,继续变形时位错在滑移 过程中相互交割的机会越多,相互阀的阻力 也越大.因而变形抗力也越大,台金即被强 化. 金属变形时产生的位错不均匀分布,先 是较纷乱地成群纠缠,形成位错缠结,随变形 金增大和变形温度升高,由散乱分布位错缠 结转变为胞状亚结构组织.这时变形晶粒由 许多称为胞的小单元组成;高密度位错缠 结集中在胞周围形成包壁.胞内则位错密度 甚低.变形越大亚结构组织越细小,抵抗继续 变形的能力越太,加工硬化效果越明显]由 于产生亚结构,故也可称为亚结构强化 台金变形条件不同,位错分布亦有所不 同.当变形温度较低(如冷轧)对位错活动性 较差,变形后位错大多呈紊乱无规则分布.形 成位错缠结,这时合金强化效果好,但塑性也 强烈降低.当变形温度较高时,位错活动性较 大,并进行交滑移,位错可局部集聚,纠结,形 成位错发团,出现亚结构及其强化,届时强化 效果不及冷变形.但塑性损失较少. 加工硬化或亚结构强化在常温时是十分 有效的强化方法,但在高温时通常因回复和 1996.Vo1.24,N99轻舍金加工技术3 再结晶而对强度的贡献显着变小. 2.2固溶强化 溶质原子溶人基体金属中总是提高其变 形抗力,这种作用称固溶强化所有可溶性合 金化组元甚至杂质都能产生固溶强化.然而, 单是这一种方法不能获得特别高的强度t不 过其带来的塑性损失要比其他方法小. 固溶强化来源于溶质原子对位错的钉扎 作用和增加位错运动的摩擦阻力,这种作用 包括位错与溶质原子问的长程交互作用和短 程交互作用.固溶强化作用大小取决于溶质 原子浓度,原子相对尺寸,固溶体类型和电子 因素.溶质原子与铝原子的价电子数相差越 大,固溶强化作用亦越大. 2.3异相强化 几乎所有的纯铝和铝合金,除a(AI)固 溶体外均存在第二相,产生第二相强化.铝合 金的第二相分为三类:结晶时生成的尺寸为 0.1～309m的结晶相为第一类质点;在结晶 终了温度和时效温度以上的温度内产生 0.0l～0.5,urn非共格弥赦质点为第二类质 点;时效温度产生的0.001～0.1,urn共格时 效相为第三类质点一.其中,二类质点产生弥 散强化,三类质点产生沉淀强化,一类质点中 的难溶相产生的强化就称为异相强化.与其 他强化方法不同,异相强化的理论较复杂机 理亦不清晰.异相强化的第二相质点硬,脆, 较粗大,故合金塑性损失大,常温下不宜大量 采用异相强化,但高温下的使用效果十分满 意. 2.4弥散强化 非共格硬颚粒弥散物对铝合金的强化称 弥散强化.为取得好的强化效果,要求弥散物 在铝基体中有低的溶解度和扩散速率,高硬 度(不可变形)和小的颗粒(O.L,um左右).这 种弥散物可用粉末冶金法制取或由高温析出 获得t产生粉末冶金强化和高温析出强化. 弥散质点引起的强化包括两个方