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影响工业铝型材力学性能的关键因素

艾普斯   丨  2016.12.15   丨  3631
工业铝型材生产时效工艺是决定工业铝型材产品力学性能的关键因素,工业铝型材时效工艺直接影响铝型材产品抗拉强度、韧性、承载力、硬度、抗氧化能力,所以工业铝型材生产过程中对时效工艺的把控非常严格。
对工业铝型材产品进行淬火、时效处理,在多数情况下是为了充分发挥材料的潜质,获得材料的最高强度性能;此外也有用户要求材料具备相对较高的强度、较好的伸长率和较强的耐腐蚀性能等,即具有相对良好的综合特性。
工业铝型材时效工艺主要包括加热温度与保温时间。加热温度较高,保温时间相对缩短;相反则保温时间相应延长。


时间的把控对铝型材时效的影响:

①:工业铝型材时效工艺对于时间控制非常严格,也是决定时效工艺重要因素之一;在一定时效温度下,材料硬度随时间的延长而升高,达到峰值后又随时效时间的延长而下降,即进入过时效阶段;之所以发生过时效,可能是铝型材时效初期形成的脱溶质点发生粗化,也可能是数量较少的、较稳定的脱溶产物替代了数量较多而稳定性较小的脱溶产物;此外时效初期的共格脱溶产物转变为半共格脱溶产物,减弱或消失了集体中弹性应力场,以致铝型材时效强化效果下降。
②:对于同一铝型材时效温度越高,铝型材脱溶越快,达到时效峰值时间越短,但铝型材强化效果减小,铝型材硬度峰值有所下降。
③:不同铝型材或同一铝型材在不同时效温度下,其强化峰值对应不同的脱溶产物,如图中Al-4.5%Cu铝型材在130℃和190℃时效时,其峰值对应的脱溶产物分别为θ"相和θ"+θ’相;而Al-3.0%Cu铝型材在上述两个温度下强化峰值所对应的脱溶物分别为θ"+θ'相和θ’相。

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温度把控对铝型材时效的影响:

工业铝型材时效过程中,当保温时间相同而温度不同时,铝型材性能随着温度的上升而提高,当温度升至一定高度时,铝型材时效强度达到最高值,超过最高值之后会随着温度的不断上升而不断下降;当铝型材时效温度足够高时,会出现严重的过时效,有些铝型材的强度可能低于刚淬火后的强度。
 

工业铝型材时效工艺分类:

工业铝型材时效工艺可以飞为人工时效和自然时效;由于自然时效需要时间较长,难以把控,所以目前大部分铝型材生产厂家全都采用人工时效工艺。

工业铝型材人工时效:

人工时效相对于自然时效而言,在生产效率上大大提高,但人工时效相对于自然时效而言,其亚结构组织比较粗化,脱溶相可能由G.P.区和过渡相向过渡相和平衡相转化,过渡相、平衡相粒子也可能发生聚集,使强化效果略有改变。工业铝型材淬火自然时效后,继续于190℃,保温10h进行人工时效,其抗拉强度  σb则为500MPa,屈服强度σ0.2为425MPa,伸长率为10.5%;屈服强度有较明显提高(增加79MPa),但抗拉强度σb、伸长率略有降低(σb下降28MPa,伸长率下降5.3%)。
对于主要强化相为Mg2Si、MgZn2、T(Al2Mg2Zn3)相者,如7A04、7A09、6A02等铝型材均采用人工时效工艺进行强化处理。