固溶时效处理对铝铜合金力学性能影响的研究

宫蓝波 田俊

摘要：AlCu合金的力学性能是对该合金的全面应用与开发研究重要参考，本论文着重总结从固溶时效处理对AlCu合金为基本而研究其在不同固溶时效处理实验操作条件下的显微组织和力学性能的变化。

关键词：AlCu合金；固溶时效；力学性能

Al合金因其密度低、塑性好、比强度高、耐腐蚀性好、成型性好、导电与导热性优良等特点在现代工业生产与使用中起到不容忽视的作用，涉及到航空航天、机械制造、工程建筑等各个领域，近年来国际更是十分重视对它的深入开发和应用。通过对AlCu合金显微组织与力学性质的研究已经成为当今世界应用开发的一个重要方面。

一、固溶时效处理对AlCu合金的显微组织及力学性能影响研究现状

AlCu合金的热处理对其显微组织及力学性质有直接影响。从对其开发与应用角度来讲，研究固溶处理的温度与时间以及时效强化对合金显微组织及力学性能的影响至关重要。

JaeHo JANGl，等人在文献[1]中提到AlCu合金的力学性能随着固溶处理温度的升高先增加，然后降低。人工时效处理实验结果表明，合金经180℃，时效8 h，可以获得最大的拉伸强度。该实验以固溶处理为主要处理方式，分别从处理时间和处理温度两个方面进行考虑，将固溶处理的时间、温度对AlCu合金的力学性能的影响给出具体规律总结。

AlCuMgAg系铝合金凭借其优异的高温力学性能与耐损伤性能被主要应用于航空航天领域，田哲等人在文献[2]中认为，合金的力学性能是固溶软化和时效强化的综合体现。通过一系列的实验发现时效强化效果取决于固溶态合金中合金元素的固溶程度，对于提高合金强度起到有利性作用，而当温度超过525℃以后，固溶温度加重了合金的软化程度，故而使得合金强度下降。

朱坤等在文献[3]中对于Cu基多元化合物的固溶温度与时效温度对合金力学性能影响的研究中发现当固溶温度在800900℃时Cu基合金的硬度随着固溶温度的升高而升高，在通过500℃两小时的时效处理后可获得最高硬度。通过此研究实验可以进一步思考在与AlCu有关的众多合金当中，Cu的存在对于合金热处理后的硬度性质起到一定的推动作用。

范云强等人对研究AlCuLiMgMnZr合金组织与力学性能使用分级时效处理的形式，经过大量的实验发现先低温后高温的三级时效处理后比一般固溶处理加完全人工时效处理的合金强度要好很多，其中的第二级时效时间越长，合金的抗拉强度和屈服强度都有相应的提高，延伸率有一定的下降；当采用先高温后低溫的双级时效处理，还能获得相比于上述三级时效处理更好的力学性能，而且发现此处理方式的最优时效制度。

对于双级时效处理，梁文杰等人在文献[5]中提到双级处理可使含钪的AlCuLiZr合金获得较为良好的强塑性，其性能与T8峰时效态相比，双级时效处理可以保證强度基本不变的情况下提高一定的延伸率。将此实验与范云强等人实验相比较，对于分级时效处理对延伸率的影响又有了新的进步。

在合金的热处理过程中，时效处理方法对于合金的力学性能的影响也很大。李红英等人在文献[6]中表示时效温度对合金组织和力学性能的影响更明显，而合金强度与时效时间在一定范围内成正相关，达到峰值以后，随时效时间增长强度出现下降的趋势。这一结论在对于合金热处理研究方面有一定的帮助，但对于同一试件进行混合热处理的情况下该结论有待考证。

在以上AlCu基合金的固溶时效处理的研究当中，不难看出绝大多数的AlCu基合金在固溶时效处理的实验方面，都会有合金本身相对优良的力学性能对应的最优处理时间、处理温度，而且合金力学性能与固溶处理的时间、温度都分别有对应的关系，这对于AlCu合金热处理的研究有很大帮助。

二、AlCu合金的前景发展

通过以上综述，不难发现对于AlCu合金多情况下固溶时效处理得到最优力学性能的实验条件有必要进行深入的研究；AlCu合金中融入其他金属进行热处理后可能还会有更优良的性质等待发掘，在AlCu基方面的创新还有很大的发展空间。纵观AlCu合金研究的方向，缺乏对于其特有的性能在新材料方向的应用，AlCu合金在未来还有很大的应用前景。

致谢

本文在项目16030501200“研究深海油气田水下机器人的关键技术”，E309031601160题为“16ky0116镁合金真空吸铸微观组织研究”，E308001602042《宫蓝波cx1601001研究非晶合金的形成过程和组织缺陷”和a18908160102004题为“田俊cs1601004铝基合金定向凝固力学性能的研究”的基础上发表。也很感谢上海工程技术大学的机器人功能材料制备实验室的设备使用。

参考文献：

[1]JaeHo JANG，DaeGeun NAM，YongHo PARK，IkMin PARK.固溶处理和人工时效对AlCu合金显微组织和力学性能的影响（英文）[J].Transactions of NonferrousMetals Soc1iety of China，2013，（03）：631635.

[2]田哲，易丹青，刘会群，王斌，涂晓萱，江勇，唐聪.固溶处理对Al5.8Cu0.6Mg0.6Ag0.3Nd合金组织和力学性能的影响[J]. 中国有色金属学报，2015，（09）：23262334.

[3]朱坤，韩振丽，张哲，钱建明.固溶温度与时效温度对铜基多元合金力学性能的影响[J].热处理，2008，（03）：4042.

[4]范云强，陈志国，郑子樵，李艳芬.分级时效对AlCuLiMgMnZr合金微观组织与性能的影响[J].中国有色金属学报，2005，（04）：590595.

[5]梁文杰，潘清林，何运斌.双级时效对含Sc的AlCuLiZr合金组织与性能的影响[J].中南大学学报（自然科学版），2011，（08）：22602265.

[6]李红英，张建飞，欧玲，郑子樵.时效处理对新型AlCuLi合金组织与性能的影响[J].金属热处理，2007，（03）：4852.