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影響工業鋁型材力學性能的關鍵因素

艾普斯   丨  2016.12.15   丨  4504
工業鋁型材生產時效工藝是決定工業鋁型材產品力學性能的關鍵因素,工業鋁型材時效工藝直接影響鋁型材產品抗拉強度、韌性、承載力、硬度、抗氧化能力,所以工業鋁型材生產過程中對時效工藝的把控非常嚴格。
對工業鋁型材產品進行淬火、時效處理,在多數情況下是為了充分發揮材料的潛質,獲得材料的最高強度性能;此外也有用戶要求材料具備相對較高的強度、較好的伸長率和較強的耐腐蝕性能等,即具有相對良好的綜合特性。
工業鋁型材時效工藝主要包括加熱溫度與保溫時間。加熱溫度較高,保溫時間相對縮短;相反則保溫時間相應延長。


時間的把控對鋁型材時效的影響:

①:工業鋁型材時效工藝對于時間控制非常嚴格,也是決定時效工藝重要因素之一;在一定時效溫度下,材料硬度隨時間的延長而升高,達到峰值后又隨時效時間的延長而下降,即進入過時效階段;之所以發生過時效,可能是鋁型材時效初期形成的脫溶質點發生粗化,也可能是數量較少的、較穩定的脫溶產物替代了數量較多而穩定性較小的脫溶產物;此外時效初期的共格脫溶產物轉變為半共格脫溶產物,減弱或消失了集體中彈性應力場,以致鋁型材時效強化效果下降。
②:對于同一鋁型材時效溫度越高,鋁型材脫溶越快,達到時效峰值時間越短,但鋁型材強化效果減小,鋁型材硬度峰值有所下降。
③:不同鋁型材或同一鋁型材在不同時效溫度下,其強化峰值對應不同的脫溶產物,如圖中Al-4.5%Cu鋁型材在130℃和190℃時效時,其峰值對應的脫溶產物分別為θ"相和θ"+θ’相;而Al-3.0%Cu鋁型材在上述兩個溫度下強化峰值所對應的脫溶物分別為θ"+θ'相和θ’相。

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溫度把控對鋁型材時效的影響:

工業鋁型材時效過程中,當保溫時間相同而溫度不同時,鋁型材性能隨著溫度的上升而提高,當溫度升至一定高度時,鋁型材時效強度達到最高值,超過最高值之后會隨著溫度的不斷上升而不斷下降;當鋁型材時效溫度足夠高時,會出現嚴重的過時效,有些鋁型材的強度可能低于剛淬火后的強度。
 

工業鋁型材時效工藝分類:

工業鋁型材時效工藝可以飛為人工時效和自然時效;由于自然時效需要時間較長,難以把控,所以目前大部分鋁型材生產廠家全都采用人工時效工藝。

工業鋁型材人工時效:

人工時效相對于自然時效而言,在生產效率上大大提高,但人工時效相對于自然時效而言,其亞結構組織比較粗化,脫溶相可能由G.P.區和過渡相向過渡相和平衡相轉化,過渡相、平衡相粒子也可能發生聚集,使強化效果略有改變。工業鋁型材淬火自然時效后,繼續于190℃,保溫10h進行人工時效,其抗拉強度  σb則為500MPa,屈服強度σ0.2為425MPa,伸長率為10.5%;屈服強度有較明顯提高(增加79MPa),但抗拉強度σb、伸長率略有降低(σb下降28MPa,伸長率下降5.3%)。
對于主要強化相為Mg2Si、MgZn2、T(Al2Mg2Zn3)相者,如7A04、7A09、6A02等鋁型材均采用人工時效工藝進行強化處理。
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