铝合金在淬火加热时,合金中形成了空位,在淬火时,由于冷却快,这些空位来不及移出,便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态,必然向平衡状态转变,空位的存在,加速了溶质原子的扩散速度,因而加速了溶质原子的偏聚。
硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高,空位浓度越大,硬化区的数量也就越多,硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多,有利于增加硬化区的数量,减小硬化区的尺寸。
沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度-温度关系,可用铝铜系的Al-4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3-1铝铜系富铝部分的二元相图,在548℃进行共晶转变L→α+θ(Al2Cu)。铜在α相中的极限溶解度5.65%(548℃),随着温度的下降,固溶度急剧减小,室温下约为0.05%。
合金化学成分的影响
一种合金能否通过时效强化,首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。
铝 Al :余量 ;硅 Si :0.25;
铜 Cu :0.10 ;镁 Mg:2.2~2.8;
锌 Zn:0.10; 锰 Mn:0.10;
铬 Cr:0.15~0.35 ;铁 Fe: 0.4 0 。
抗拉强度(σb ) :170~305MPa
条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥65
弹性模量(E): 69.3~70.7Gpa
退火温度为:345℃。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶
及化学工业中已大量应用。