鋁合金時效

鋁合金時效(aluminium alloy aging)：可熱處理強化鋁合金淬火後停放在室溫或較高溫度下以提高性能的方法。

這是鋁合金熱處理常用的方法之一。室溫下進行的時效稱“自然時效”，在高於室溫下進行的時效稱“人工時效”。時效處理是提高鋁合金力學性能和改善理化性能的重要手段。時效硬化現象最先由德國學者維爾姆(Awilm) 於1906年在研究鋁一銅一鎂系硬鋁合金時發現，之後在其他鋁合金系中也發現了這種現象。1938年，法國學者紀尼埃(A.Guinier)和比利時學者普雷斯頓(G.D Prton)各自獨立地闡明了鋁合金的時效硬化是由溶質原子形成的富集區(G.P.區)所致。其後，人們對鋁合金的時效行為進行了大量的研究。在採用電子顯微鏡直接觀察時效的微觀結構變化後，對鋁合金時效本質有了更加深入的了解。可熱處理強化鋁合金，淬火後形成過飽和固溶體，在室溫或稍高溫度中加熱能發生分解，其過程通常包括G.P.區、亞穩定相(鋁銅系合金用θ和θ`表示，鋁鎂矽系合金用β表示，鋁鋅鎂系和鋁鋅鎂銅系合金用η和T表示等)和穩定相三個階段。G.P.區是與鋁基體完全共格的，亞穩定相與鋁基體部分共格，穩定相與鋁基體非共格。共格或部分共格都能引起鋁基體晶格的畸變，因而導致鋁合金硬度和強度的升高以及其他性能的變化。當析出非共格的穩定相時，合金即開始“軟化”，強度降低。不同系的鋁合金，從G.P.區到亞穩定相再到穩定相的具體析出順序是不同的。常用工業鋁合金的時效序列如下: 鋁銅系合金:G.P.區(盤狀)~θ`(盤狀)~θ(CuAl2) (片狀)， 鋁銅鎂系合金:G.P.區(桿或球狀)~S`~S(Al2CuMg) (針狀或球狀) ，鋁鎂矽系合金:G.P.區(桿狀)~β‘’~β`~β(Mg2Si) (針狀)， 鋁鋅鎂系合金:G.P.區(球狀)~η`(片狀)~η(MgZn2) (球狀) 或T`~T(Mg3Zn3Al2) ，鋁鋅鎂銅系合金的時效序列和鋁鋅鎂系合金的相同。圖1和圖2分別是中國牌號2A12(LY12)(鋁銅鎂系)和7A09(LC9)(鋁鋅鎂銅系)合金人工時效後的電子顯微鏡照片，圖1示出的是片狀的S`析出相，圖2示出的是球狀的丫析出相。 圖1 2A12(LY12)鋁合金經190℃，12h人工時效後的電子顯微鏡照片， 圖2 7A09(LC9)合金經135℃，16h人工時效後 的電子顯微鏡照片。 為了提高鋁合金的強度，通常將其時效到強的峰值狀態，稱為峰值時效(用T6表示)。為了提高鋁合金的斷裂韌性(Kl)和抗應力腐蝕性能，還可採用雙級過時效處理(用T73或T74表示)，此時雖然損失了一部分強度，但卻提高了合金的綜合性能。