2014铝合金热处理的组织和性能研究

许璐迪+李彦峰+葛洋+高学红

摘要2014铝合金在经过热处理后有严重的晶间腐蚀倾向，抗晶间腐蚀的能力很差。通过我们深入研究它的组织变化和抗晶间腐蚀性能的关系，获得在塑性和强度下降不太大的情况下可大大提高它的抗晶间腐蚀性能的热处理工艺，得到组织中析出分布均匀，细小弥散的相，晶界处偏聚相也减少的试样，从而提高了硬度，抗晶间腐蚀腐蚀能力也大大提高。

关键词2014铝合金；金相组织；布氏硬度；晶间腐蚀

中图分类号：TG166.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0027-01

2014铝合金属于Al-Cu-Mg-Si系铝合金，它属于高强度铝合金，具有较高的强度和硬度，也具有很好的塑性和韧性，它的锻造性、耐热性以及可焊性良好，因而广泛应用于航空航天领域，近几年也广泛应用在高铁事业上。但是其耐蚀性能较低，尤其是抗晶间腐蚀能力差，人工时效时有严重的晶间腐蚀倾向，降低材料的使用寿命，大大限制了它的工程应用，项目就是要研究和改善2014铝合金的这一缺点，希望通过深入研究它的组织变化和抗晶间腐蚀性能的关系，获得在塑性和强度下降不太大的情况下可大大提高它的抗晶间腐蚀性能的热处理工艺。所以我们的研究将会有非常大的工程意义。

1试验方法

我们的项目研究在经过一个月的文献查阅和自主学习后，先初步制定出6种热处理工艺，详细情况见表1中前6组。我们对这次制定的工艺进行热处理试验，然后分别进行金相组织观察并测定这6组试样的性能，重点进行了布氏硬度测试和晶间腐蚀试验以及金相组织观察，通过对比不同组的组织和性能，分析热处理对其的影响，然后更改热处理的工艺参数，再次制定出6种热处理工艺，详细情况见表1中后6组，并分析组织和性能。表1为试验中热处理工艺介绍。

2实验结果

在进行测定试样性能时，我们考虑到我们用到的是轧制2014铝合金板材，其中存在纤维组织，试样会存在各向异性，所以我们进行了垂直纤维方向和平行纤维方向的布氏硬度测定和金相组织的拍照观察，还进行晶间腐蚀实验，得到的布氏硬度和晶间腐蚀情况见表2。

表22014铝合金不同热处理后的布氏硬度值和晶间腐蚀情况

组号 平行于纤维方向/HB 垂直于纤维方向/HB 腐蚀情况

（垂直纤维方向）

1号 116.48 118.37 6.9 处/cm

2号 116.73 117.25 5.6 处/cm

3号 117.14 117.76 2.0 处/cm

4号 114.59 114.07 8.3 处/cm

5号 114.32 114.12 1.4 处/cm

6号 122.96 116.21 2.9 处/cm

7号 107.29 114.59 2.4 处/cm

8号 115.09 118.52 5.9 处/cm

9号 116.44 115.74 2.3 处/cm

10号 114.78 112.67 1.8 处/cm

11号 111.85 117.72 6.7 处/cm

12号 113.87 114.24 3.3 处/cm

从布氏硬度数据中能很明显的对比出垂直纤维方向和平行纤维方向的布氏硬度存在差异，垂直纤维方向的面有着相对较高的硬度，而平行纤维的面硬度值相对较低。另外试样的硬度与抗晶间腐蚀性能是相互矛盾的，硬度高的试样，抗晶间腐蚀性能就差，晶间腐蚀的情况严重。

我们项目研究的重点是研究得到合理的热处理工艺，获得强度硬度下降不太大，而抗晶间腐蚀的能力很显著的试样。从布氏硬度和晶间腐蚀情况表中可以对比得到3号和9号就符合我们所要获得的试样，硬度值相对较高，抗晶间腐蚀的能力很显著。我们还进行了金相组织观察。通过对比第9号试样与其它试样的组织状况分布差别，发现第9号试样的组织状态中析出相在晶界处的数量明显很少，偏聚的相的分布也少，分析其组织与性能的关系，应该是晶界处的第二相的数量减少，有减轻晶界弱化的可能性，从而大大提高抗晶间腐蚀性能，同时也有着相对较高的硬度。应该是通过回归处理后再进行时效处理使得组织的析出相分布均匀化，晶界处偏聚的相大大减少，从而提高了硬度，抗晶间腐蚀腐蚀能力也大大提高。后六组试样的抗晶间腐蚀的性能都明显挺高了，原因应该在于此。

我们还对比了3号试样与其它试样的晶相组织照片，发现3号试样的组织不均匀，相的分布也不如9号试样那么弥散分布。但是3号竟然有着较高的硬度和抗晶间腐蚀能力，原因是3号试样晶粒细小，晶界明显增多，使得晶间腐蚀的裂纹深度大大增加了，如同树根一样，每一处晶间腐蚀的裂纹条数和深度很大，抗晶间腐蚀的性能远不如9号。

最终我们分析得到9号试样的热处理工艺是十分合理的，即固溶处理505℃*80min+水冷+时效处理120℃*12h+回归处理200℃*15mi+水冷+时效处理160℃*12h的热处理工艺，获得的试样硬度下降不太大，而抗晶间腐蚀性能显著，晶相组织也很均匀。

参考文献

[1]杨斌，徐高磊，姚幼甫，等.同轴电缆用铜铝复合带中间退火工艺的研究[J].特种铸造及有色合金，2010（01）.

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