東莞鋁硬質(zhì)氧化:鋁棒時(shí)效強(qiáng)化和均勻化處理
經(jīng)淬火后的鋁合金強(qiáng)度、硬度隨時(shí)間延長(zhǎng)而發(fā)生顯著提高的現(xiàn)象稱之為時(shí)效，也稱鋁合金的時(shí)效硬化。這是鋁合金強(qiáng)化的重要方法之一。
由定義可知，鋁合金時(shí)效強(qiáng)化的前提，首先是進(jìn)行淬火，獲得飽和單相組織。在快冷淬火獲得的固溶體，不僅溶質(zhì)原子是過(guò)飽和的，而且空位(晶體點(diǎn)缺陷)也是過(guò)飽和的，即處于雙重過(guò)飽和狀態(tài)。經(jīng)研究可知；鋁合金固溶處理溫度越高，處理后過(guò)飽和程度也越大，經(jīng)時(shí)效后產(chǎn)生的時(shí)效強(qiáng)化效果也越大。因此固溶處理溫度選擇原則是：在保證合金不過(guò)燒的前提下，固溶處理溫度盡可能提高。
固溶處理后的鋁合金，在室溫或某一溫度下放置時(shí)，發(fā)生時(shí)效過(guò)程。此過(guò)程實(shí)質(zhì)上是第二相從過(guò)飽和固溶體中沉淀的過(guò)程。這種過(guò)程是通過(guò)成型和長(zhǎng)大進(jìn)行的，是一種擴(kuò)散型的固態(tài)相變。它依下列順序進(jìn)行：a過(guò)→G.P區(qū)→θ’’相→θ’相→θ相 影響時(shí)效強(qiáng)化效果的因素有哪些？
時(shí)效是按一定順序進(jìn)行的，強(qiáng)化效果受以下因素影響。
(1) 時(shí)效溫度。固定時(shí)效時(shí)間，對(duì)同一成分的合金而言，時(shí)效溫度與時(shí)效強(qiáng)化效果(硬度)之間關(guān)系。在某一時(shí)效溫度時(shí)，能獲得最大硬化效果，這個(gè)溫度稱為最佳時(shí)效溫度。不同成分的合金獲得最大時(shí)效強(qiáng)化效果的時(shí)效溫度是不同的。統(tǒng)計(jì)表明，最佳時(shí)效溫度與合金熔點(diǎn)之間存在如下關(guān)系：T0 = (0.5 – 0.6)T
(2) 時(shí)效時(shí)間。硬度與強(qiáng)度峰值出現(xiàn)在θ’’相的末期和θ’過(guò)渡相的初期，θ’后期已過(guò)時(shí)效，開(kāi)始軟化。當(dāng)大量出現(xiàn)θ相時(shí)，軟化已非常嚴(yán)重。故在一定的時(shí)效溫度內(nèi)，為獲得最大時(shí)效強(qiáng)化效果，應(yīng)有一最佳時(shí)效時(shí)間，即在θ’’產(chǎn)生并向θ’轉(zhuǎn)變時(shí)所需的時(shí)間。
(3) 淬火溫度、淬火冷部卻速度和淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間。實(shí)踐證明，淬火溫度越高，淬火冷卻速度越快，淬火中間轉(zhuǎn)移時(shí)間越短，所獲得的固溶體過(guò)飽和程度越大，時(shí)效進(jìn)行后強(qiáng)化效果越大。
(4) 時(shí)效工藝。時(shí)效可選單級(jí)或分級(jí)時(shí)效。單級(jí)時(shí)效指在室溫或低于100℃溫度下進(jìn)行的時(shí)效過(guò)程。它工藝簡(jiǎn)單，但組織均勻性差，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、條件屈服強(qiáng)度、斷裂性、應(yīng)力腐蝕抗力性能很難得到良好的配合。分級(jí)時(shí)效是在不同溫度下進(jìn)行兩次時(shí)效或多次時(shí)效。在較低溫度進(jìn)行預(yù)時(shí)效，目的在于在合金中獲得高密度的G.P區(qū)，由于G.P區(qū)通常是均勻成核的，當(dāng)其達(dá)到一定尺吋后，就可以成為隨后沉淀相的核心，從而提高了組織的均勻性。在稍高溫度保持一定時(shí)間進(jìn)行最終時(shí)效。由于溫度稍高，合金進(jìn)入過(guò)時(shí)效區(qū)的可能性增大，故所獲得合金的強(qiáng)度比單級(jí)時(shí)效略低，但是這樣分級(jí)時(shí)效處理后的合金，其斷裂性值高，并改善了合金的抗腐蝕性，提高了應(yīng)力腐蝕抗力。
均勻化處理:
均勻化處理作為提高錠坯的冶金質(zhì)量及擠壓性能的手段已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。均勻化處理重要的參數(shù)如：均熱時(shí)間、均熱溫度及冷卻速率都有了明確的提法。間歇式的均勻化爐也被的連續(xù)均勻爐所取代，連續(xù)均勻化爐具有先進(jìn)的控制系統(tǒng)、完整的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、鋸切及裝載系統(tǒng)。當(dāng)然這種處理過(guò)程成本相當(dāng)高，量化的收益就會(huì)有所減少。
未均勻化處理錠坯的適應(yīng)性：
但鋁棒加熱的重要性也得到了普遍公認(rèn)，均勻化潛在的好處也許是可能被改進(jìn)的加熱工藝實(shí)踐所取代。直接加熱的錠坯被認(rèn)為會(huì)引起限制擠壓速度提高的模具缺陷和撕裂。該情況發(fā)生確切的機(jī)理還不是清楚。金屬間存在的相、及其形狀、固溶度都影響著合金的擠壓性能、機(jī)械性能。
近年來(lái)未均勻化處理錠坯其應(yīng)用前景不錯(cuò)，也許要比我們想象的還要好些。Mg、Si的高固溶度對(duì)合金來(lái)說(shuō)是一個(gè)相當(dāng)重要的性能，這只要中等的加熱溫度也許就能達(dá)到。因?yàn)檩^長(zhǎng)的加熱時(shí)間只需要較低的溫度。T1、T5狀態(tài)下其硬度非常接近于最大值（但如與T4、T6狀態(tài)下性能作比較）。
對(duì)未均勻化處理的錠坯在低溫下和無(wú)保溫時(shí)間下（0小時(shí)/480℃加熱條件下）進(jìn)行擠壓，這對(duì)擠壓產(chǎn)品T5狀態(tài)下性能不利。然而其性能仍能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的下限。無(wú)凹痕碰撞性能也會(huì)降低，然而我們驚奇地發(fā)現(xiàn)其帶凹痕碰撞性能要高于最高的加熱條件下擠壓產(chǎn)品。
如果需要，使用快速擠壓及標(biāo)準(zhǔn)的固溶及時(shí)效處理，產(chǎn)品的硬度和拉伸性能能被提高到與最高加熱條件下的擠壓產(chǎn)品相當(dāng)。也許能夠通過(guò)提高擠壓溫度來(lái)提高未均勻化處理錠坯擠壓產(chǎn)品T1、T5狀態(tài)下的性能，然而，更高的擠壓出口溫度將限制最大擠壓速度實(shí)現(xiàn)的可能。
似乎通常的煤氣加熱爐，都有一個(gè)長(zhǎng)度合理的熱區(qū)，用來(lái)適合6063合金錠坯的各種加熱。如果需要更高的加熱溫度來(lái)優(yōu)化合金性能，有這樣的鋁棒加熱爐，能滿足擠壓前錠坯加熱的要求，并形成溫度梯度。這種方法能用來(lái)適應(yīng)未均勻化處理錠坯的加工。
使用低溫加熱或短時(shí)間加保溫意味著含F(xiàn)e金屬間化合相并沒(méi)有完全轉(zhuǎn)化為平衡相α-Al8Fe2Si，已經(jīng)研究了其對(duì)強(qiáng)度及抗沖擊性能的影響，這也許還影響到擠壓性能。例如：金屬間化合物的大小、形狀、類型可能影響到模具磨損及粘鋁。如果Mg和Si得不到完全固溶，剩余的Mg2Si/Si會(huì)因?yàn)榈凸簿Щ衔锶劢狻⑺毫褟亩鴮?duì)擠壓速度產(chǎn)生負(fù)面影響。也許在工作中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)加熱條件對(duì)突破壓力及擠壓產(chǎn)品表面產(chǎn)生不明顯的影響。
另一個(gè)必須考慮的因素是合金成分。因此就需要更高的加熱溫度及加熱時(shí)間。改變Mg和Si的含量將直接影響著合金的某些性能，并間接的影響到合金的固溶溫度。另外，不同的Fe含量會(huì)與不同量的Si發(fā)生反應(yīng)結(jié)合在一起，這將影響產(chǎn)品的最終性能。
觀察結(jié)論：
合金的固溶溫度對(duì)均勻化、錠坯加熱、擠壓（關(guān)系到出料口溫度）和固溶處理來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的參數(shù)。使用多項(xiàng)技術(shù)（工藝）：硬度、微觀分析、微探針形貌分析、(熱電偶)來(lái)評(píng)估錠坯加熱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明6063合金固溶溫度大約為490℃。
錠坯加熱過(guò)程中，含F(xiàn)e金屬間化合物的構(gòu)成很大程度上都依賴于加熱溫度，計(jì)算平衡相α-Al8Fe2Si為經(jīng)570℃2小時(shí)保溫后6063合金僅存的相，但在540℃及更低的溫度下發(fā)現(xiàn)了一個(gè)以上的金屬間化合物。
使用未均勻化處理鋁棒雖然會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品T5狀態(tài)下硬度、抗拉強(qiáng)度和無(wú)凹痕碰撞能的降低，但仍可達(dá)到合金機(jī)械性能。當(dāng)加熱條件接近與常規(guī)的均勻化處理，其性能達(dá)到高值。使用未均勻化處理的錠坯T5狀態(tài)下的帶凹痕碰撞能和T6狀態(tài)的抗拉性能有不利的影響。而其對(duì)擠壓性能的影響有待進(jìn)一步量化。

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