熱鍛造之鋁合金的時效強化

淬火后的鋁合金強度和硬度隨時間的延長而顯著提高的現(xiàn)象稱為及時性，也稱為鋁合金及時性硬化。這是加強鋁合金的重要方法之一。

根據(jù)定義，鋁合金及時性強化的前提是淬火并獲得飽和單相組織?？焖倮浯慊皤@得的固溶體不僅溶質(zhì)原子過飽和，而且空位（晶體點缺陷）過飽和，即處于雙過飽和狀態(tài)。以Al-4%Cu合金為例。固溶處理后，過飽和α固溶體的化學成分是合金的化學成分，即固溶體中的鋼含量為4%。根據(jù)Al-Cu相圖，在室溫平衡下，α固溶體的銅含量僅為0.5%，因此3.5%Cu過飽和固溶于α相中。當溫度接近純鋁熔點時，空位濃度接近10-3數(shù)量級，室溫下空位濃度為10-11數(shù)量級，兩者相差10-8級。研究表明，鋁合金固溶處理溫度越高，處理后過飽和度越大，及時性強化效果越大。因此，固溶處理溫度的選擇原則是：固溶處理溫度不盡可能高。

固溶處理后的鋁銅合金在室溫或一定溫度下放置時，會發(fā)生時效性過程。這個過程本質(zhì)上是第二相Al2Cu從過飽和固溶體中沉淀的過程。這個過程是通過成型和成長進行的，是一種擴散的固態(tài)相變。

G.P區(qū)是指富溶質(zhì)原子區(qū)。對于Al-Cu合金，它是富銅區(qū)。鋁鋼合金的G.P區(qū)是銅原子在（100）晶體表面聚集或聚集而成，呈圓形。它沒有完整的晶體結構，與母體相同。G.P區(qū)不再在200℃生成。室溫時效G.P區(qū)很小，直徑約50A，密度為1014-1015/mm3，G.P區(qū)之間的距離為20-40。130℃時效15h后，G.P區(qū)直徑長到90，厚度為4-6。無論溫度有多高，G.P區(qū)域的數(shù)量都開始減少。它可以在晶體表面引起彈性應變。隨著時效溫度的升高或時效時間的延長，G.P區(qū)域的直徑急劇增長，銅和鋁原子逐漸形成規(guī)則排列，即正方形有序結構。過渡相附近引起的彈性共格應力場或點陣畸變區(qū)域大于G.P區(qū)域產(chǎn)生的時效應力場。階段是指繼續(xù)增加時效時間或提高時效溫度時，階段變成階段階段。階段屬于正方形結構，在（001）表面與基體鋁共格。在z軸方向，由于錯配度過大，（001）和（100）表面的共格關系部分受損。階段為平衡階段，階段為Al2Cu，為正方形有序結構。由于階段與母階段完全分離，與基體的共格關系完全喪失，應力場顯著減弱。這意味著合金的硬度和強度顯著降低。

影響時效強化效果的因素有哪些？

時效按一定順序進行，強化效果受以下因素影響。

（1）及時溫度。對于同一組件的合金，及時溫度與及時強化效果（硬度）之間的關系。在一定的及時溫度下，可以獲得最大的硬化效果，稱為最佳的及時溫度。不同組件的合金獲得最大的及時強化效果的及時溫度是不同的。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，最佳及時溫度與合金熔點之間的關系如下：

T0=(0.5-0.6)T。

（2）及時性時間。硬度和強度峰值出現(xiàn)在階段末端和階段過渡階段的早期階段。后期階段已經(jīng)過時，開始軟化。當大量的階段出現(xiàn)時，軟化已經(jīng)非常嚴重。因此，在一定的及時性溫度下，為了達到最大的及時性強化效果，應該有最佳的及時性時間，即生成和轉(zhuǎn)向所需的時間。

（3）淬火溫度、淬火冷齊速度和淬火轉(zhuǎn)移時間。實踐證明，淬火溫度越高，淬火冷齊速度越快，淬火中間轉(zhuǎn)移時間越短，固溶體飽和度越大，及時后強化效果越大。

（）及時性過程。及時性可選為單級或分級及時性。單級及時性是指室內(nèi)溫度低于100℃進行的及時性過程。工藝簡單，但組織均勻性差，抗拉強度差，抗拉強度、條件屈服強度、斷裂提高強度、良好的應力性能，難以得到良好的配合。分級及時性是在不同溫度下進行兩次及時性或多次及時性。其目的是在合金中獲得高密度G.P區(qū)域。由于G.P區(qū)域通常均勻成核，當達到一定尺寸時，可以成為后沉淀階段的核心，從而提高組織的均勻性。稍高的溫度保持一定的時間進行最終及時性。由于溫度稍高，金進入過時區(qū)域的可能性增加，因此獲得的合金的強度略高于單級時效，因此分級時效略高于單級時效，從而提高了組織均勻性。在較高的溫度下，改善了合金的耐腐蝕性。由于溫度或合金的耐腐蝕性較高。