航空鋁合金熱處理工藝的優化

　　固溶、時效熱處理是調控鋁合金材料綜合性能的有效手段，一種新的熱處理技術的建立往往標示著一種新合金材料的產生。因此，熱處理工藝的優化對於研發新型高性能鋁合金具有重要意義。

　　一．固溶工藝。

　　固溶處理的目的主要是將合金元素充分溶入到鋁基體中，以期在淬火後得到高過飽和度固溶體，為後續時效調控性能奠定基礎; 但合金高溫固溶時往往會發生再結晶。合金元素的固溶程度、材料的再結晶程度及晶粒尺寸與取向對合金最終的強度、斷裂韌性、抗疲勞及抗應力腐蝕性能有很大影響。

　　固溶溫度和時間是影響合金性能的兩個關鍵的因素。相對固溶時間，溫度影響更顯著。固溶溫度的升高使合金淬火後得到更高的溶質和空位濃度，有利於時效時沉澱相析出，提高合金的硬度及強度。由於合金中往往有一些低熔點共晶相的存在，固溶溫度必須嚴格控制，以防止局部過燒的出現。對於 7XXX 合金，採用分級強化固溶的方法不僅使合金元素達到充分固溶的效果，而且還可控制板材的組織。為減小合金表面和中心性能的差別，厚板橫截面溫度需儘量均勻; 板材寬度和長度方向上，爐溫儘量保持一致，先進的輥底式空氣加熱噴淋淬火爐可將溫度精度控制在±1.5℃以內。固溶時間也是必須要控制的一個參數，因為過長的時間會導致晶粒長大和粗化，同時還增加合金的氧化和起泡程度，顯著降低合金的性能。

　　二．淬火工藝。

　　淬火工序中，淬火轉移時間和淬火速率是需要控制的工藝參數。板材經固溶後，轉移至淬火槽中淬火，其中的間隔時間為淬火轉移時間，操作上往往難以控制。太長的轉移時間往往會導致合金力學性能和腐蝕性能的下降。輥底式噴淋淬火技術基本解決了中厚板淬火轉移時間問題。為了獲得高的時效強化效果，淬火速率越快越好。但是，快速冷卻不均勻淬火會使薄板畸變、厚截面產品會產生大的殘餘應力，導致產品的變形、翹曲，嚴重時發生開裂。在實際生產中為了控制並減小殘餘應力，可採用沸水等介質進行淬火以適當降低表面淬火速率，減少殘餘應力。通過選擇合適的淬火介質和淬火溫度，控制冷卻過程，可實現良好的淬火效果。採用多聚物溶液進行淬火能減小產品的翹曲和變形，獲得較好的板形。

　　三．時效工藝。

　　時效是決定高強鋁合金材料性能的最後一道熱處理關鍵工序。通過選擇合適的回歸溫度、升溫速率和降溫速率以及回歸時間可以達到合金力學性能和抗應力腐蝕性能的良好匹配。研究表明，加熱速率為57℃ /min及回歸後冷卻速率為 17℃/min 時，合金具有的強度和抗應力腐蝕性能的匹配。研究還表明，三級「時效－回歸－再時效」的RRA處理制度可使 7XXX 合金同時具有高強度和高抗應力腐蝕性能。目前先進水平是將 RRA 工藝連續進行，採用較低的回歸溫度以防止局部發生過時效。