铝合金时效分析试验参考课件

1、董立新,一、实验目的,熟悉铝合金的分类、特性及用途,掌握变形铝合金的时效处理过程及组织分析,掌握变形铝合金时效过程的硬度变化,掌握铝合金的硬度测试,二、原理概述,铝合金时效硬化现象,铝合金淬火后放置，其硬度,将随时间的推移不断升高,时效硬化的本质,在固溶度曲线以下自过饱和固溶,体析出了能使硬度得到提高的第二相,时效是铝合金强化的重要方法之一,2.1,铝及铝合金的性能特点,纯铝具有银白色金属光泽，密度小,2.72,，熔点低,660,，导电、导热性能优良。耐大气腐蚀。易,加工成形,具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性,铝合金常加入的合金元素主要有,Cu,Mn,Si,Mg,Zn,等，此外还有,C

2、r,Ni,Ti,Zr,等辅加元素。铝合金,具有高强度，又保持纯铝的优良特性,2.2,铝合金的应用,美国,F-117,隐形战斗机,高比强铝合金机翼,所用材料大部分是铝合金,2.2,铝合金的分类,铝合金一般具有,有限固溶型共晶相图,可热处理强化,变形铝合金,不可热处理强化,铸造铝合金,2.3,铝合金的热处理,可热处理强化变形铝合金的热处理方法,固溶处理,时效,固溶处理,将合金加热到固溶线以上，保温并淬火,后获得过饱和的单相固溶体组织的处理,时效,将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度,保温，以析出弥散强化相的处理,在室温下进行的时效称为,自然时效,在加热条件下时,效称为,人工时效,时效过程实质,是

3、第二相从过饱和固溶体中沉淀的过,程。这种过程是通过成型和长大进行的，是一种扩散,型的固态相变,时效一般分四个阶段,a,过,G.P,区,相,相,相,G.P,区就是指富溶质原子区。是溶质原子在一定晶面上偏聚,或从聚而成的，呈圆片状。它没有完整的晶体结构，与母,相共格。在一定温度以上不再生成,G.P,区。室温时效的,G.P,区很小。在较高温度时效一定时间后,G.P,区直径长大,厚度增加。温度再高,G.P,区数目开始减少。它可以在晶面,处引起弹性应变,相是随时效温度升高或时效时间延长,G.P,区直径急剧长,大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结,构。在,过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵

4、畸变区,都大于,G.P,区产生的应力场，所以,相产生的时效强化效果,大于,G.P,区的强化作用,相是指当继续增加时效时间或提高时效温度,相转变,成为,相,相属正方结构,在一定面上与基体铝共格,在另一晶面上共格关系遭到部分破坏,相是平衡相，为正方有序结构。由于,相完全脱离了母相,完全丧失了与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。这,也就意味着合金的硬度和强度下降,时效强化效果与加热温度和保温时间有关,温度一定时，随着时效时间延长，时效曲线上出现峰,值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，此,为,过时效,随着时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间,提前,2.4,铝合金的牌号、性能及用途,1,

5、变形铝合金的牌号,按,GB3190-82,中的旧牌号,表示方法为,防锈铝合金,LF,序号,硬铝合金,LY,序号,超硬铝合金,LC,序号,锻铝合金,LD,序号,2,常用变形铝合金,防锈铝合金,主要是,Al-Mn,和,Al-Mg,系合金,Mn,和,Mg,主要作用是提高抗蚀能力和塑性，并起,固溶强化作用,锻锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性能、焊接性,能好，易于变形加工，但切削性能差,不能进行热处理强化，常用加工硬化提高其强度,常用的,Al-Mn,系合金有,LF21,3A21,。其抗蚀性和强,度高于纯铝，用于制造油罐（箱）、管道、铆钉等需,要弯曲、冲压加工的零件,常用的,Al-Mg,系合金有,LF5

6、,5A05,，其密度比纯铝小,强度比,Al-Mn,系合金高，在航空工业中得到广泛应用,如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件,硬铝合金,主要是,Al-Cu-Mg,系合金，并含少量,Mn,可进行时效强化，也可以进行变形强化,强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性能低于防锈铝,常用的有,LY11,2A11,LY12,2A12,，用于制造冲压,件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等,超硬铝合金,主要是,Al-Zn-Mg-Cu,系合金，并含有少量,Cr,和,Mn,时效强化效果超过硬铝合金,热态塑性好，但耐蚀性能差,常用合金有,LC4,7A04,LC9,7A09,主要用于工作温度较低、受力较大,的结构件

7、，如飞机大梁、起落架等,锻铝合金,主要是,Al-Cu-Mg-Si,系合金,可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻,件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等,Al-Cu-Mg-Fe-Ni,系耐热锻铝合金。常用的有,LD7,2A70,LD8,2A80,LD9,2A90,，主要制造,150-225,下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机的,蒙皮等,3,铸造铝合金,按,GB3190-82,中的,旧牌号,包括,Al-Si,系,ZL1,两位数顺序号,Al-Cu,系,ZL2,两位数顺序号,Al-Mg,系,ZL3,两位数顺序号,Al-Zn,系,ZL4,两位数顺序号,1,Al-Si,系又称硅铝明,其中,ZL

8、102,ZLlSi12,，其中含,12%Si,含有铝硅二元,合金称为简单硅铝明,在普通铸造条件下,ZL102,组织基本上为共晶体，有粗,针状的,Si,晶体和,固溶体组成，强度和塑性较差。实际,生产中常采用钠盐进行变质处理，得到细小均匀的共,晶体,一次,固溶体，以提高性能,加入其它合金元素的铝硅铸造合金称为复杂（或特殊,硅铝明,Al-Si,系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性,耐热性和焊接性能,主要制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶,片、发动机活塞等,2,Al-Cu,系铸造铝合金,耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性,能差,常用有,ZL201,ZAlCu5Mn,ZL203

9、(ZAlCu4,等。主,要用于制造在较高温度下工作的高强度零件，如内燃,机汽缸头、汽车活塞等,3,Al-Mg,系铸造铝合金,耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差，耐热性,差,常用有,ZL301(ZAlMg10)ZL302(ZAlMg5Si1,等,主要用于制造外形简单、承受冲击载荷，在腐蚀介质,下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体,4,Al-Zn,系铸造铝合金,铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大,耐蚀性较差,常用有,ZL401,ZAlZn11Si7,ZL402,ZAlZn6Mg,主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机仪器零,件,GB/T16474-96,采用国际四位数字体系牌,号表

10、示,三、实验内容及步骤,3.1,熟悉本实验所用的,7A04,合金的组织,7A04,为,Al-Zn-Mg-Cu,系,主要强化相为,MgZn2,T(Al2Zn3Mg3),S(Al2CuMg,杂质相有,Mg2Si,(FeMn)Al6,Al(FeMn)Si6,等,时效过程,a,过,G.P,区,相,相,a,过,G.P,区,T,相,T,相,a,过,G.P,区,S,相,S,相,3.2,观察和分析,7A04,合金的固溶,时效的组织,480 ,100min,120 ,6h人工时效,480 ,100min,室温,48h,自然时效,固溶处理,480,100min,混合酸腐蚀,500,人工时效,120,6h,混合酸腐蚀,500,人工时效,120