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固溶、時效熱處理是調(diào)控鋁合金材料綜合性能的有效手段，一種新的熱處理技術(shù)的建立往往標(biāo)示著一種新合金材料的產(chǎn)生。因此，熱處理工藝的優(yōu)化對于研發(fā)新型高性能鋁合金具有重要意義。
一．固溶工藝。
固溶處理的目的主要是將合金元素充分溶入到鋁基體中，以期在淬火后得到高過飽和度固溶體，為后續(xù)時效調(diào)控性能奠定基礎(chǔ); 但合金高溫固溶時往往會發(fā)生再結(jié)晶。合金元素的固溶程度、材料的再結(jié)晶程度及晶粒尺寸與取向?qū)辖鹱罱K的強度、斷裂韌性、抗疲勞及抗應(yīng)力腐蝕性能有很大影響。
固溶溫度和時間是影響合金性能的兩個關(guān)鍵的因素。相對固溶時間，溫度影響更顯著。固溶溫度的升高使合金淬火后得到更高的溶質(zhì)和空位濃度，有利于時效時沉淀相析出，提高合金的硬度及強度。由于合金中往往有一些低熔點共晶相的存在，固溶溫度必須嚴(yán)格控制，以防止局部過燒的出現(xiàn)。對于 7XXX 合金，采用分級強化固溶的方法不僅使合金元素達(dá)到充分固溶的效果，而且還可控制板材的組織。為減小合金表面和中心性能的差別，厚板橫截面溫度需盡量均勻; 板材寬度和長度方向上，爐溫盡量保持一致，先進(jìn)的輥底式空氣加熱噴淋淬火爐可將溫度精度控制在±1.5℃以內(nèi)。固溶時間也是必須要控制的一個參數(shù)，因為過長的時間會導(dǎo)致晶粒長大和粗化，同時還增加合金的氧化和起泡程度，顯著降低合金的性能。
二．淬火工藝。
淬火工序中，淬火轉(zhuǎn)移時間和淬火速率是需要控制的工藝參數(shù)。板材經(jīng)固溶后，轉(zhuǎn)移至淬火槽中淬火，其中的間隔時間為淬火轉(zhuǎn)移時間，操作上往往難以控制。太長的轉(zhuǎn)移時間往往會導(dǎo)致合金力學(xué)性能和腐蝕性能的下降。輥底式噴淋淬火技術(shù)基本解決了中厚板淬火轉(zhuǎn)移時間問題。為了獲得高的時效強化效果，淬火速率越快越好。但是，快速冷卻不均勻淬火會使薄板畸變、厚截面產(chǎn)品會產(chǎn)生大的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)品的變形、翹曲，嚴(yán)重時發(fā)生開裂。在實際生產(chǎn)中為了控制并減小殘余應(yīng)力，可采用沸水等介質(zhì)進(jìn)行淬火以適當(dāng)降低表面淬火速率，減少殘余應(yīng)力。通過選擇合適的淬火介質(zhì)和淬火溫度，控制冷卻過程，可實現(xiàn)良好的淬火效果。采用多聚物溶液進(jìn)行淬火能減小產(chǎn)品的翹曲和變形，獲得較好的板形。
三．時效工藝。
時效是決定高強鋁合金材料性能的最后一道熱處理關(guān)鍵工序。通過選擇合適的回歸溫度、升溫速率和降溫速率以及回歸時間可以達(dá)到合金力學(xué)性能和抗應(yīng)力腐蝕性能的良好匹配。研究表明，加熱速率為57℃ /min及回歸后冷卻速率為 17℃/min 時，合金具有最佳的強度和抗應(yīng)力腐蝕性能的匹配。研究還表明，三級“時效－回歸－再時效”的RRA處理制度可使 7XXX 合金同時具有高強度和高抗應(yīng)力腐蝕性能。目前先進(jìn)水平是將 RRA 工藝連續(xù)進(jìn)行，采用較低的回歸溫度以防止局部發(fā)生過時效。
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China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
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