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摘要:根据铝锌合金的特点,采用热处理的方式,可以对铝锌合金微观组织和性能有所影响,它能够使铝锌合金的强度和韧性提高。本文主要是分析当前铝锌合金的特点、热处理对铝锌合金的必要性、热处理对铝锌合金微观组织和性能的影响,以及如何对铝锌合金的组织和性能进行改善等这几方面的论述,进而得出我们要选择一种较为合理的热处理工艺。
关键词:热处理;微观组织;性能
引言
铝锌合金逐步取代锡青铜,铝青铜等一些相应的耐磨材料,是因为它具有良好的耐磨性能,以及低密度等优点,并且在铸造的过程当中,它的铸造性能是较好的,在耗能方面与其他材料相比较是较低的。有着极大优点的铝锌合金,使得国内的研究学者都对其进行了探索,并在不断地改变着材料的性能,来进一步扩大它的应用范围。铝锌合金的精密度较低,它的流动性较好,与其他材料相比,在这一方面它是占有一定的优势[1]。从目前我国的资源情况分析来看,铜资源是相对比较缺乏,而铝锌资源是丰富的,开发相应的铝锌合金资源,对整个社会的发展来说是具有一定的经济价值。
1铝锌合金的特点
铝锌合金以Al为主,Zn、Cu、Mg为辅的一个多元化合金。铝锌合金的耐磨性好、可塑性强、融化温度低、成本低以及力学性能和其他性能等较强的特点。因此,在现代的铸造业中,一直被作为一种实用性较强的材料。它的主要特点如下:
1.1铝锌合金成型性能好
因为铝锌合金具有良好的成型性能,这就使得能够在它表面可以进行相应的阳极处理、电镀等加工。与其他材料相比,它的这种成型性能是较为突出的。
1.2铝锌合金耐磨性能好
铝锌合金的耐磨性能仅次于锡青铜,所以它的使用寿命要比锡青铜长很多,以及它的耐磨率和摩擦表面的升温的特性是比锡青铜低很多,耐磨性能在铸造业中也显得尤为重要。
1.3铝锌合金流动性和适应性强
铝锌合金有着较好的铸造工艺性能,它的流动性要强于青铜,它不易出现分散的情况。它对整个铸造工艺有很强的适应能力,能够适应较为复杂的环境当中,所以能及其表现出它的适应性。铝锌合金的熔化温度是较低的,因此,它就会使得整个熔化工艺过程非常简单,也不需要消耗大量时间和人力来进行精炼,最为重要的一个特点就是不会污染环境,相对来说是一种较为环保的材料,因为铝锌合金的重熔性较好,所以就会降低了整个熔化的过程,重熔几次后仍然能保留自身的特点,不会改变其合金的性能。
1.4铝锌合金具有较高的强度和硬度
在一些大型的实验测试数据中,我们就可得知,铝锌合金的强度,几乎是超过了一些有色合金、铸铁的强度,保持着自己良好的塑性和韧性,使得铝锌合金具备一个较高的强度和硬度。
1.5铝锌合金气密性好
铝锌合金有着良好的气密性,因此,它适合各种要求封闭的场合下进行工作。铝锌合金是没有任何磁性的,受到外界条件的撞击和刺激时,具备磁性的合金,它是可以产生火花的,但铝锌合金不具有磁性,所以也可用于任何防爆的场合。
2热处理对铝锌合金的必要性
锌是铝锌合金中最重要的一个合金元素,它能影响着整个铝锌合金中的种类和形态。从当前情况来看,人们对铝锌合金具有一定程度的研究。当铝的含量在不断增加时,便会使铝锌合金的数量也随之增加,让合金变得更加细化,并且在铝锌合金中熔化系统等其他元素的熔化能力也能相应的有所提高,使得铝锌合金的体积减小,内部结构更加细化[2]。
热处理对铝锌合金组织的变化主要就是达到一个相应的溶解,滤芯合金的凝固对温度范围的要求是比较广的,在结晶过程当中成分变化是非常大以及很明显,所以在实际的铸造条件下显微解析就显得极其的重要。滤芯和金属只会引起合金的变形,这种变形是不协调的,无论是对它的韧性,还是它的强度都会产生不利的影响。因此,我们要达到一种平衡状态才能增加它的强度和韧性。
由于生产和凝固过程不能达到一个平衡的状态,并且合金里边的成分是比较复杂的,所以就导致合金最后的凝固状态也会出现一个相偏离的情况,合金的凝固过程是会受到各种成分和形态的影响,而且这种组织成分又会影响着合金最终的性能和作用,这就使得整个热处理的过程是一项极其重要的内容。
3热处理的时间对铝锌合金性能的影响
随着时间的增加,合金的强度是也是在逐步的增加和完善。在保温时间选择的过程当中,我们要综合考虑合金的力学性能,并且要分析出实施过程中的相应时间大小以及结构,来决定最后合金处理后达到的性能问题。因此,在铸造自身的结构和固定成形的过程,因为存在着性能不均匀或者是生产率偏低等缺点,如果对加工工艺的时效不能够得到合理的控制,以及加工生产过程中会出现的各种各样因素,就会使铝锌合金的性能出现不合格的情况,铝锌合金性能不合格将会影响着它的整个使用[3]。
铝锌合金在过饱和的状态下会有固溶体分解的过程,也就是可能会发生不成和的自发分解。再考虑到铝锌合金的力学性能方面,保温时间达到6小时,铝锌合金的强度和拉伸率就会达到最优,从而使合金产生相应的强化,来增加它的强度。在相同的温度下延长保温时间就会使合金中的体积分数在不断增加,从而能够导致合金的塑性在降低。
铝锌合金存在受磨损的现象,它在较短的时间内,受磨损的主要形式是有两种,第一种是为粘着磨损,第二种便是磨料磨损。当经过热处理之后,合金就具备了较高的硬度。其中,一方面,在摩擦磨损过程中会承受比较大的压力,所以使得它不会产生塑性变形的情况,因此它的粘着磨损就会减小。另一方面,热处理减少了相应的数目和大小,所以使得磨料磨损影响也减小到最低。综合多方面的原因来看,热处理就是要让铝锌合金的耐磨性达到最好,产生最佳的效果。
4对铝锌合金组织和性能的改善
4.1采用混合热处理
固溶和时效相结合的热处理方式能够对合金成分改善有很大的作用。固溶的作用就是可以是合金成分变得更加均匀,而时效处理则是尽可能得到想要的共析组织,来改变共析组织的结构[4]。我们要想提高合金的整体性能,就要对热处理工艺进行不断的探索,采用固溶和时效相结合的混合处理方式。
4.2改善铝锌合金的凝固方式
如果凝固速度过快合金就会出现一个偏离的平衡状态。为了减少这种情况的发生,所以,我们可以采用一种方式来控制凝固速率,进而来改善合金的组织结构,改变凝固速率的方式有很多[5]。我们可以采用不同预热的温度,对模具进行预热等等。
4.3改进材料性能方法
当我们采用定性描述表征材料的性能时,它是缺少一定的定量分析的,同时,也是整个理论的深度欠缺,为了尽可能的去避免这种情况,我们应该尽量尝试一种新的方法,就是将定性描述和定量分析相结合,两者相互结合,就能构造出一般性的定量描述公式。所以我们要不断地探索,来寻求一种较为合理的方法来改进材料性能。
4.4对合金性能进行测试
对铝锌合金性能影响的重要因素,就是在于尺寸稳定性问题。如果尺寸稳定性较好,那么合金的性能也是较高的。所以我们要对合金尺寸稳定性进行不断地测试,从测试的结果中来分析合金的性能。在条件允许的情况下,我们要多加以尝试,不断地测定出适合合金尺寸的稳定相应参数。
结语
据铝锌合金的特点,热处理对铝锌合金的必要性,以及热处理对铝锌合金性能和组织的影响,我们方可得知,不同的热处理,对其组织结构和性能是不同的。随着温度和保温时间的增加,铝锌合金的抗拉强度和伸长率也是在逐步增高,达到相应的热处理之后,铝锌合金的强度和韧性都会有所改变。经过几十年的不断发展,铝锌合金作为一种替代材料,它的优势是在逐步明显的上升当中,它在现实生活中的应用,也是取得了比较好的实际效果。随着科学技术的不断进步,人们将对铝锌合金的组织和性能会提出越来越高的要求,所以说,开发和研究更加耐磨、更加稳定的铝锌合金将是一个更为重要的工作。
参考文献:
[1]刘金水,舒震,张福全.热处理对高铝锌合金组织和性能的影响[J].湖南大学学报(自然科学版),1993(03):54-58.
[2]曾文锋. Al-Zn-Mg-Cu铝合金组织性能的研究[D]. 江西理工大学, 2013.
[3]刘晓涛, 崔建忠, LIUXiaotao, et al. Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的研究进展[J]. 材料导报, 2005, 19(3):47-51.
[4]蹇海根, 姜锋, 徐忠艳,等. 航空用高强韧Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的研究进展[J]. 热加工工艺, 2006(06):66-71.
[5]杨守杰, 杨霞. 高强度铝合金的研究进展[J]. 粉末冶金工业, 2010(05):51-56.