预时效对2A12铝合金形变热处理工艺的影响分析 李财正 何金萍 那瑞

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:李财正 何金萍 那瑞
[导读] 2A12铝合金由于自身技术优势和材质特点,被广泛的是用在航空航天生产制造中,成为现阶段航空航天生产行业的基础结构材料

 

        沈阳飞机工业(集团)有限公司  辽宁省沈阳市  110850
        摘要:2A12铝合金由于自身技术优势和材质特点,被广泛的是用在航空航天生产制造中,成为现阶段航空航天生产行业的基础结构材料,进而成为世界各个国家材料开发重点项目之一。本文首先详细介绍了2A12铝合金材质特点,并且以此作为基础条件,结合2A12铝合金实验流程,从材料硬度以及组织特点等两个方面总结出2A12铝合金材质实验结果。
        关键词:2A12铝合金;热处理;阳极氧化技术;实验流程


        现阶段我国技术人员针对2A12铝合金材质开展大量技术研究和探索,并且利用不同类型的热处理技术,有效提升合金综合性能,其中技术人员发现,将形变热处理技术与旋压成形技术相互结合,能够提升材料的抗拉强度、屈服强度以及基础伸长率。
        一、2A12铝合金材质特点
        2A12铝合金在实际生产和应用过程中,其材质属于高强度硬铝物质,能够开展热量处理以及结构强化,由于2A12铝合金在焊接时具有良好的电焊性能,但是如果使用气焊操作技术以及氩弧焊操作技术时会产生晶间裂纹问题。在材料使用环节上,2A12铝合金物质的冷作硬化性能相对较高,能够进行各种模式下的切削操作,但是该物质材料抗蚀性较低,所以一般需要使用阳极氧化技术处理以及表面涂漆技术处理,进而不断提升材料的基础防腐蚀能力。
        由于2A12铝合金材料主要以铝作为基础条件,进而不断添加其他种类合金物质,进而成为现阶段轻重量金属材料之一。2A12铝合金材料在实际操作和应用环节上,除了具备铝材质特点以外,由于添加其他类型的合金元素,同样具备一定合金材质特点,其强度十分接近高合成钢材质,自身具有较高的可塑性以及热铸造性能,因此该材料一般是用在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品等相关行业[1]。
        二、2A12铝合金实验流程
        在2A12铝合金材质实验过程中,整个流程是用T4状态下的2A12铝合金生产与板材,并且为了保证材质实验流程标准,需要将样品制作成15mm×15mm×25mm的六个结构面样品。并且通过固态溶液开展技术处理后,需要进行短时间内预处理,进而将预处理所产生的温度变化和时间段设置为两个参与变量,进而有效控制固态溶液样品内部晶体,并且详细收集其晶体内部物质分布情况、晶体结构大小以及分布位置等相关信息和数据,同时再详细分析出样品材质特处理之后,需要技术人员详细观察2A12铝合金样品在显微设备下,所展现的刚度、结构硬度以及金相显微组织具体变化,进而明确最优质的的预失效技术工艺参数。而实验室所使用的T4状态2A12铝合金物质板材经过一系列技术操作之后,其结构初始硬度需要保证在标准范围内,并且材质总体硬度平均数值需要保证在71.3HRB左右。
        三、2A12铝合金实验结果
        (一)材料硬度
        2A12铝合金在T4状态下,其初始样品测试硬度总体平均数值应该为71.3HRB,并且经过溶液30分钟的浸泡处理之后,其样品材质基础平均硬度下降至46HRB。同时其样品经过固态溶液技术处理之后,样品同样产生了大面积软化,其基础硬度已经降低至24.9HRB。专业技术实验时,实验需要选择预时效以及外部环境温度范围100-220度左右,并且随着时间以及预时效外部环境温度不断提升,其样品的结构硬度首先增加,随后不断降低,直至实验温度达到180度之后,样品基础硬度会达到最高峰值[2]。



        由于本次针对2A12铝合金材质实验过程中,选择的预时效时间范围为20-60分钟,随着实验时间的不断增加,2A12铝合金材样品基础硬度会首先有所增加,随后减少,同时当样品预时效时间为30分钟之后,所对应的样品硬度等级以及力学性能提升至最高。而测试样品经过长时间高温处理后,虽然外部形态产生了结构变化,但是仍然具备较高的综合力学基础性能,并且样品经过高温技术处理之后,相比预时效处理后的样品结构来说,其基础硬度会产生大幅度增加。此种现状进一步表示出,样品在时效强化以及外部形态强化相互作用下,材质力学基础性能比任何一种技术工序处理效果要高。除此之外,样品经过处理产生形变之后,其结构硬度与终时效处理后样品结构硬度相互比较,最终发现:样品经过处理后,其结构硬度大约增加了3-5HB,进一步表明在高温环境下,2A12铝合金虽然产生的外表形变,但是其综合力学性能仍然存在着提高的可能性。
        (二)组织特点
        T4状态下2A12铝合金样品经过试剂处理后,其显微组织结构所产生的细小颗粒会不断溶解至基础结构体中,同时所产生晶体颗粒大小尺寸不断增加,其主要原因则是由于晶体内部结构产生位错问题,导致物质测试过程中,内部颗粒产生大量运动时,遭到了第二相粒子剧烈约束,致使其物质位错操作需要不断绕过或者直接破坏第二相粒子才能保证正常的运动操作,此种现状则会造成位错运动基础结构阻力不断增加,进而强化金属稳定性。
        样品经过固溶处理以后,所产生的第二相粒子会大量融合至基础结构体中,进而导致基础结构体与晶体分界处产生少量的颗粒,进而致使位错运动所产生的阻力不断减少,导致金属物质全面软化。同时测试样品经过不断高温技术处理和操作之后,物质内部结构中金相显微组织同样表现出特殊的外部形态,比如:样品晶体外部形态极易产生多边形建筑结构,并且样品实验过程中,在450度高温环境下不断测试,会产生大面积形变问题,此时材质形变温度应该完全处于再次结晶温度以上,而在此过程中,由于物质形变问题不断持续产生,进而不断形成全新的错位问题、运动文艺以及增殖问题,并且该物质在晶体区分位置上大量聚集,最终产生再次结晶问题。而经过动态模式下的再结晶所形成的颗粒从本质上看,属于等轴操作,并且结晶外表主要呈现出锯齿状,并且随着结晶内核的成长产生新的形变现状,此时如果所构成全新结晶颗粒经过高温产生形变问题后,晶体外表会出现多个等轴的多边形结构,同时在晶体连接位置上产生大量的粒子[3]。
        在样品技术处理过程中,第二相粒子如果大面积产生,同样阻碍了晶体运动模式,有利于获得细微晶体颗粒,致使测试样品普遍具有较高的综合力学性能和使用功能。由此可见,实验样品经过时效技术强化以及外部形变双重作用下,其内部结构微观组织以及综合力学性能普遍达到较高的运转状态。其中测试样品经过时效技术处理后,其第二相粒子不断生成,并且该物质的根部形态相对比较均匀,其晶体实验样品相比初始状态来说稍有长大,但仍然相当细小。这些都说明了T4态的2A12铝合金经形变热处理后,其力学性能得到提高,同时仍然保持较好的微观组织,这也保障了其具有良好的塑性、韧性等性能。
        结束语
        由此可见,在工业生产与高精尖零部件制造过程中,2A12铝合金物质是重要组成部分,为此技术人员需要针对此种材料性能特点和应用优势进行详细探索,并且使用专业技术,从根本上提升2A12铝合金综合性能。而样品经过外部温度180度测试时间为30分钟的预处理后,其样品会达到最高结构硬度,具有最佳的综合力学性能。

        参考文献:
        [1]王路路、刘晓艳、刘彦鹏、杨鸿儒、王艳琴、郑立允.动态时效对Al-Cu-Mg-Ag合金组织与力学性能的影响[J].河北工程大学学报(自然科学版),2020,v.37;No.131(04):97-101.
        [2]SUN Yuefei.2A12铝合金环形锻件热处理工艺研究[J].热加工工艺,2019,048(012):159-160,164.
        [3]马李,何录菊.时效及冷热循环对Al2O3增强2A12铝合金尺寸稳定性的影响[J].金属热处理,2019,44(01):79-84.

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