铝合金时效硬化曲线的测定
铝合金时效实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在研究铝合金时效处理对材料性能的影响，通过对比不同时效条件下的硬度、强度和耐腐蚀性能，分析时效处理对铝合金性能的优化效果。
二、实验材料与方法1. 实验材料：选用某型号铝合金板材，尺寸为100mm×100mm×10mm。
2. 实验方法：- 时效处理：将铝合金板材分别进行以下时效处理：- 人工时效：将板材加热至180℃，保温2小时，自然冷却至室温；- 自然时效：将板材在室温下放置，自然时效30天；- 低温时效：将板材加热至-20℃，保温2小时，自然冷却至室温。
- 性能测试：- 硬度测试：采用维氏硬度计测试板材的维氏硬度；- 强度测试：采用万能试验机测试板材的拉伸强度和屈服强度；- 耐腐蚀性能测试：采用盐雾试验箱测试板材的耐腐蚀性能。
三、实验结果与分析1. 时效处理对硬度的影响：- 人工时效处理后的板材硬度最高，维氏硬度为300HV；- 自然时效处理后的板材硬度次之，维氏硬度为280HV；- 低温时效处理后的板材硬度最低，维氏硬度为260HV。
2. 时效处理对强度的影响：- 人工时效处理后的板材拉伸强度最高，达到400MPa；- 自然时效处理后的板材拉伸强度次之，达到380MPa；- 低温时效处理后的板材拉伸强度最低，达到360MPa。
3. 时效处理对耐腐蚀性能的影响：- 人工时效处理后的板材耐腐蚀性能最佳，盐雾试验后无腐蚀现象；- 自然时效处理后的板材耐腐蚀性能次之，盐雾试验后出现轻微腐蚀；- 低温时效处理后的板材耐腐蚀性能最差，盐雾试验后出现严重腐蚀。
四、实验结论1. 时效处理对铝合金的硬度、强度和耐腐蚀性能均有显著影响。
2. 人工时效处理能够有效提高铝合金的硬度、强度和耐腐蚀性能；3. 自然时效处理对铝合金的性能提升效果较好，但不如人工时效处理；4. 低温时效处理对铝合金的性能提升效果较差，且耐腐蚀性能最差。
五、实验建议1. 在实际生产中，应根据铝合金的使用要求选择合适的时效处理方法；2. 对于要求高硬度和强度的铝合金制品，建议采用人工时效处理；3. 对于要求良好耐腐蚀性能的铝合金制品，建议采用自然时效处理；4. 对于要求兼顾性能和成本的铝合金制品，建议采用低温时效处理。
铝合金最佳固溶时效强化工艺参数的研究
实验十铝合金最佳固溶时效强化工艺参数的研究—Al—Si－Cu－Mg－Mn系合金最佳固溶时效强化工艺参数的测定一、实验目的：通过Al—Si－Cu－Mg－Mn的成分配制—合金的熔炼—合金的固溶时效—显微组织分析—机械性能测定，最终测得最佳的铝合金固溶与时效温度及热处理时间的工艺参数。
二、原理概述：从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚焦区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。
具有这种转变的最基本条件是，合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少，如图1所示。
如果将C0成分的合金自A单相α固溶体状态缓慢冷却到固溶度线（MN）以下温度（如T3）保温时，β相将从α相中脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种变化可表示为：α（C0）→α（C1）＋β。
β为平衡相，可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物为（α＋β）双相组织，将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度，（如T1）保温足够时间，将获得均匀的单相固溶体α相，这种处理称为固溶处理。
图1固溶处理与时效处理的工艺过程示意图若将经过固溶处理的C0成分合金急冷，抑制α相分解，则在室温下获得亚稳的过饱和α相固溶体。
这种过饱和固溶体在室温或在较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶，但脱溶往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚焦区。
这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为沉淀强化或时效强化，是强化合金材料的重要途径之一。
固溶加时效是提高合金强度的一种重要途径，它不同于钢材的强化，钢在淬火后可立即获得很高的硬度和强度。
铝合金淬火后，硬度和强度并不立即升高，但塑性较高，但把这种淬火后的铝合金放置一些时间（4～6天）后，强度和硬度显著提高，而塑性明显降低。
人们把淬火后的铝合金性能随时间而发生显著提高的现象称为时效。
时效可以在室温发生，也可以在高于室温的某一温度范围（100～200℃）内发生。
前者称自然时效，后者称人工时效。
《2024年6061铝合金热变形及时效行为研究》范文
《6061铝合金热变形及时效行为研究》篇一一、引言铝合金因具有轻质、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空、汽车、电子等众多领域。
其中，6061铝合金作为一种典型的铝合金材料，具有较高的强度和良好的加工性能，受到广泛关注。
本文旨在研究6061铝合金在热变形及时效过程中的行为，为优化其加工工艺和提升材料性能提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料准备选用6061铝合金作为研究对象，对其成分进行详细分析。
制备不同尺寸的铝合金试样，用于后续的热变形和时效实验。
2. 热变形实验采用热模拟机进行热变形实验。
设定不同的变形温度、变形速率和变形程度，观察6061铝合金的变形行为。
记录实验过程中的力-位移曲线，分析变形过程中的力学性能。
3. 时效处理对热变形后的试样进行时效处理。
设定不同的时效温度和时效时间，观察铝合金的时效行为。
通过金相显微镜、扫描电镜等手段，观察时效过程中材料组织结构的变化。
4. 性能测试对热变形和时效处理后的试样进行力学性能测试，如抗拉强度、屈服强度、延伸率等。
同时，采用硬度计测试材料的硬度。
三、结果与分析1. 热变形行为在热变形实验中，6061铝合金表现出较好的塑性变形能力。
随着变形温度的升高和变形速率的降低，材料的塑性变形能力增强。
同时，观察到力-位移曲线呈现出典型的金属塑性变形特征。
通过分析力学性能数据，发现热变形过程中材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率均有所提高。
2. 时效行为在时效处理过程中，6061铝合金的组织结构发生明显变化。
随着时效时间的延长，合金中的析出相逐渐增多，材料硬度逐渐提高。
不同时效温度对材料的影响也有所不同，较低的时效温度有利于析出相的均匀分布，而较高的时效温度则有利于提高材料的硬度。
通过金相显微镜和扫描电镜观察，发现时效过程中材料的晶粒尺寸和晶界结构也发生了一定程度的变化。
3. 性能变化经过热变形和时效处理后，6061铝合金的力学性能得到显著提高。
抗拉强度、屈服强度和延伸率均有所提高，同时材料的硬度也有所增加。
《2024年6061铝合金热变形及时效行为研究》范文
《6061铝合金热变形及时效行为研究》篇一一、引言6061铝合金作为一种常见的轻质合金材料，因其良好的可塑性、可加工性以及优良的耐腐蚀性，被广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，其性能的发挥往往受到热变形及时效行为的影响。
因此，对6061铝合金热变形及时效行为的研究具有重要意义。
本文将对6061铝合金在热变形及时效过程中的行为、影响因素和机制进行研究分析。
二、材料与实验方法本部分主要介绍实验所需的6061铝合金材料、实验设备及实验方法。
首先，选择合适的6061铝合金材料，并对其成分进行检测。
其次，采用热模拟机进行热变形实验，通过控制温度、速度等参数，观察其热变形行为。
最后，对热处理后的样品进行时效处理，观察并分析其性能变化。
三、热变形行为研究本部分将重点研究6061铝合金在热变形过程中的行为及影响因素。
首先，通过对热变形过程中材料的显微组织观察，了解其晶体结构、晶粒尺寸及取向的变化。
其次，分析温度、速度等参数对热变形行为的影响，探讨其影响机制。
此外，还将研究合金元素对热变形行为的影响，以及合金元素与晶体结构、晶粒尺寸之间的相互作用关系。
四、时效行为研究本部分将研究6061铝合金在时效过程中的性能变化及影响因素。
首先，对时效处理后的样品进行力学性能测试，如硬度、拉伸强度等，了解其性能变化情况。
其次，通过显微组织观察，分析时效过程中材料的显微组织变化，如晶界清晰度、第二相颗粒的分布及尺寸等。
最后，研究时效参数（如温度、时间等）对性能变化的影响及影响机制。
五、结果与讨论本部分将详细分析实验结果，探讨6061铝合金的热变形及时效行为及其影响因素。
首先，根据实验数据绘制热变形曲线、显微组织变化图等图表，直观地展示实验结果。
其次，结合理论分析，探讨热变形过程中晶体结构、晶粒尺寸及取向的变化机制；分析时效过程中力学性能及显微组织变化的原因及影响因素。
最后，总结出影响6061铝合金性能的关键因素及优化措施。
六、结论本部分将总结全文的研究成果及主要结论。
材料基础实验(二)铝合金析出硬化实验
铝合金的析出硬化处理一.实验目的1.了解析出硬化的机制。
2.学习铝合金析出硬化处理之适当作业步骤。
3.学习析出硬化效果之量测。
二.实验设备中温加热炉、低温加热炉、淬火槽、硬度试验计及金相观察设备。
三.实验原理1.析出硬化简介【1~8】：二十世纪初德国人Alfred Wilm 把含有4%Cu及微量Mg和Mn之铝合金，经高温淬火后，室温放置或于稍高温下恒温处理一段时间，发现此合金有时效硬化现象；即其硬度和强度会随放置（或处理）时间之增长逐渐增加。
1930年代Guinier和Preston利用X-Ray 绕射法量测出微细析出物的存在，1950年代TEM发明而可直接观察析出粒子，使析出硬化之理论快速进展而逐渐建立。
目前已可使某些铝、钛、镁和铜之合金、不锈钢、超合金及麻时效钢等结构材料，利用析出硬化处理大幅提高它们之强硬度。
析出硬化处理的最基本程序至少须包含三个步骤：溶体化处理（solution treatment）、快速淬火（quenching）及时效处理（aging treatment）。
溶体化处理是将材料加热至固溶线以上之单相区，持温一适当时间使合金元素全部溶入基地而形成单相固溶体。
快速淬火至低温，则材料形成过饱和固溶体。
时效处理是要把过饱和固溶体放置于室温或在稍高温恒温加热，使超过溶解度的合金元素或金属间化合物逐渐析出，来产生强硬化的效应。
因此，能析出硬化的材料必需具备两项基本的特性：（1）主要合金元素的溶解度须随温度之升高而增加，亦即能在淬火后形成过饱和固溶体。
（2）能在室温或稍高温析出微细又密集的非平衡相析出物。
2.热处理型铝合金【3】铝合金因所含的合金元素及产生的组成结构对热处理的反应不同，一般可粗分成两种类型，热处理型与不能热处理型铝合金；前者是指铝合金之强硬度主要可藉热处理（析出硬化）来增大，后者之强硬度只有利用固溶硬化或加工硬化来增大。
属于热处理型之商用铝合金有2000系之Al-Cu-(Mg)，6000系之Al-Mg-Si及7000系之Al-Zn-Mg-(Cu)；其他1000系之纯铝，3000系之Ai-Mn，4000系之Al-Si及5000系之Al-Mg等合金虽亦具有析出硬化所需的第一项特性，但因析出物为粗大之平衡相，而不适合用为析出硬化型铝合金。
Zr_Al合金的时效过程与析出相研究_杜晓东
Zr-Al合金的时效过程与析出相研究杜晓东(合肥工业大学材料学院,安徽合肥230009)摘要:研究了含微量锆的铝合金时效过程中微观组织、析出相结构和合金性能的变化。
结果表明:时效过程中先后析出与基体共格的V相和非共格的Al3Zr,V相尺寸小,时效硬化效果不明显,Al3Zr析出相是Zr-Al合金的主要强化相。
Al3Zr在合金中呈细小、弥散分布,其析出与固溶处理/冻结0的空位有关。
关键词:锆铝合金;时效;显微组织;析出相A Study on Aging Process and Separated Phaseof Aluminum Alloy Containing Trace ZrDU Xiao-dong(Department o f Material Science and Engineering,He f ei University o f Technology,Hefei230009,Auhui,China) Abstract:The Changes in microstructure,separated phase struc ture and properties of aluminum alloy containing trace Zr in a ging ha ve been investigated.The results show that X phase coherenting with matrix and Al3Zr incoherenting with matrix are successively precipitated in the aging process.Ho wever,the X phase has a small dimension and no obvious hardening effect. The Al3Zr phase is a main intensified phase of Zr-Al alloy and scatters as fine particles in the alloy.I ts separation relates to the density of0frozen0vacancies during solution treatment.Key words:zirconium alloy;aging;microstructure;separated phase纯铝具有重量轻、导电性好的优点,用于大容量、远距离输电比铜线更优,关键问题是如何提高其强度和抗蠕变能力。
铝合金淬火及时效曲线测定
四、实验步骤与方法
读数显微镜使用 首先将读数显微镜划线板刻度0~8mm调清楚，对准压痕一 边相切，然后读数鼓轮旋转与压痕，另一边相切，这时可以在 鼓轮上读出数据(鼓轮为0.01mm)。 可能出现如下三种情况： (1)满一个格子为1.00mm； (2)不满一个格子在鼓轮上读数为0.01mm； (3)超过一个格子在鼓轮上读数再加上1.00mm。 如1.00+0.78=1.78 查10D2得HBSA=97.2
D d
2 2
F：负荷250kgf π：系数3.14 D：压头5mm d：压痕直径 从公式得到，F、D、π是已知，只要测量d 值就知道HBS值。因此采用DM读数显微镜(放 大20x)测量d值，然后查表(10D2)即可。
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T
α
β
固溶处理 速冷 过饱和α 人工时效 饱和α＋析出相 自然时效
α
α＋β A B
析出
t
饱和α固溶体＋析出相 过饱和α固 固溶处理 （弥散细小的硬质点） 溶体 （固溶淬火）
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二、实验原理
脱溶的一般序列：
以Al－Cu合金为例说明脱溶转变的过程：从Al－Cu合金相图可知，该合金 室温组织由α固溶体和θ相（CuAl2）构成，加热到550℃保温，使θ溶入α，得单 相α固溶体，如果淬火快冷，便得到过饱和α固溶体，然后再加热到130℃保温 进行时效处理，随时间的延长，将发生下列析出过程（析出序列）： α → G· P区 → θ// → θ/ → θ 其中G· P区、θ//、θ/为亚稳定相。
测定硬度应取三点进行测定(最好选中心部位), 但每两点离压痕中心距离不小于压痕直径4倍，压痕 中心距试样边缘的距离不小于压痕的2.5倍，查表。 （建议根据实验条件要求，试样测定布式硬度值HB， 测定硬度时选用参数为：负荷250kgf（2.452kN）， 淬火钢球直径Φ5mm，负荷保持时间30秒）。
铝合金时效分析
铝合金时效分析实验
一、实验目的
（1）熟悉铝合金的分类、特性及用途。
（2）掌握变形铝合金的时效处理过程及组织分析。
（3）掌握变形铝合金时效过程的硬度变化。
（4）掌握铝合金的硬度测试。
二、实验原理概述
（1）铝合金时效硬化现象——铝合金淬火后放置，其硬度将随时间的推移不断升高。
（2）时效硬化的本质——在固溶度曲线以下自过饱和固溶体析出了能使硬度得到提高的第二相。
（3）时效是铝合金强化的重要方法之一.
三、实验内容及步骤
（1）熟悉本实验所用的7A04合金的组织。
（2）观察和分析7A04合金的固溶+时效的组织。
（3）测试7A04合金自然时效和人工时效的硬度。
四、实验仪器及设备
布、洛氏两用硬度计显微维氏硬度计
五、实验结果及数据处理。
2 实验预习报告
实验预习报告
实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析
1．何谓时效处理工艺？说明时效强化的机理（举例说明）。
2. 什么是峰时效？说明温度和时间对时效过程的影响关系，并根据时效强化机制解释曲线的变
化规律。
实验2、焊接工艺与焊缝组织检验
1. 说明常用焊接方法、可焊材料、适用范围及特点。
2. 查阅国家能源局发布的中华人民共和国行业标准NB/T 47015-2011 “压力容器焊接规程”中“钢制
压力容器焊接规程”，简要回答对于（1）焊接材料；（2）焊接材料的使用；（3）坡口制备；（4）预热；（5）后热；（6）焊后热处理；（7）焊接返修等方面的主要规定。
3. 对比分析低淬透性和高淬透性钢的焊接接头热影响区的显微结构演化（图示）。
1/ 1。
铝合金淬火及时效曲线测定实验
D
D2 d 2
π：系数3.14 d：压痕直径
从公式得到，F、D、π是已知，只要测量d 值就知道HBS值。因此采用DM读数显微镜(放 大20x)测量d值，然后查表(10D2)即可。 测定硬度应取三点进行测定(最好选中心部位), 但 每两点离压痕中心距离不小于压痕直径4倍，压 痕中心距试样边缘的距离不小于压痕的2.5倍
实验完成后，把样品交给班长 实验样品须回收
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14
Thank you !
每组的其他试样立即放入箱式电阻炉中进行时效处理，时效 温度分别为130 ℃,160 ℃,190 ℃，每组取一个温度进行实 验，保温时间分别为1，2，4，6, 8, 10, 12，14，16h。 时效后将样品表面氧化层磨去，再进行硬度测定。
全部测定完成后，绘制时间-硬度曲线。
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六、读数显微镜
• • • • • • 放好样品 调焦 移动样品台，把压痕放置于刻度 线上 旋转手柄，使线分别与压痕的两 边相切，并读出读数 两个读数相减，得到压痕直径 查表，得到布氏硬度
2
3
4
5
2
3
4
5
2.87mm
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五、布式硬度计
1 打开电源
2 放好样品 3 调好参数（压头ф5mm、时间30s、负载 245kgf ）
铝合金时效硬化特性与应力腐蚀性能研究01-10
7055超强铝合金时效硬化特性与应力腐蚀性能研究超强铝合金时效硬化特性与应力腐蚀性能研究 01-10 秦凤香秦凤香 张宝金张宝金 曾梅光曾梅光(东北大学理学院，辽宁东北大学理学院，辽宁 沈阳沈阳 110004) 研究了7055超强铝合金挤压板材的时效硬化特性和应力腐蚀性能。
结果表明：7055铝合金在120℃长期单级时效存在三峰强化现象，三峰位置分别在30h 、105h 、130h ，其主要强化相分别为GP 区、η’相和η相，其第一峰出现比7050、7175合金的推迟6h 。
另外，随时效时间延长，7055合金的应力腐蚀敏感性指数降低，合金的抗应力腐蚀性能变好。
合金的应力腐蚀敏感性指数降低，合金的抗应力腐蚀性能变好。
高强铝合金是航空工业的主要结构用材之一，高强铝合金是航空工业的主要结构用材之一，现代航空工业的发展，现代航空工业的发展，要求航空结构材料具有更高的强度，更好的断裂韧性(K IC )、抗应力腐蚀开裂性能(SCC)和抗疲劳性能[1]。
目前发达国家铝工业界不断开发出性能优异的新型铝合金，7055超强铝合金是目前变形铝合金中强度最高的合金，美国铝业公司生产的7055-T77合金板材强度比7150的高出10%，比7075的高出30%，而且断裂韧性较好，抗疲劳裂纹扩展能力强[2]。
7055合金之所以具有如此好的综合性能是由于其较高的w (Zn)/w (Mg)和w (Cu)/w (Mg)[3，4]。
7055合金的微观结构对晶间破裂和腐蚀都有抵抗力，其基体微观结构阻碍位错运动能力强。
本文选用的是国产7055超强铝合金，研究了120℃单级时效的硬度和电导率变化规律及应力腐蚀性能，探讨了时效过程中合金显微组织的变化及其对合金硬度、电导率、应力腐蚀性能的影响。
1 材料与试验方法1.1 材料所用材料为东北轻合金有限责任公司与航空航天部621所共同研制的25mm 厚的挤压板材，其化学成分见表1。
表1 实验用料7055合金各元素质量分数合金各元素质量分数/% /%━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ Zn Mg Cu Mn Cr Fe Si Zr Ti Al ─────────────────────────────────7.77 1.82 2.12 <0.05 <0.04 0.13 0.078 0.13 0.16 余量余量 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━1.2 热处理Φ192mm 的铸锭在430℃挤压成25mm 厚的板材。
铝合金时效分析试验
（N/mm2）
显微维氏硬度试验原理示意图
显微维氏硬度表示
硬度值+HV+试验负荷(Kg)/保荷时间(s)
例如：320HV200/30表示维氏硬度值为320，试验所用的试
验负荷为200g，试验保荷时间为30s。
显微维氏硬度试验条件
显微维氏硬度试验主要用于在室温下薄板材或金属表层及组
主要用于工作温度较低、受力较大 的结构件，如飞机大梁、起落架等。
锻铝合金
主要是Al-Cu-Mg-Si系合金。
可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻
件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。 Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金。常用的有LD7 （2A70）、LD8（2A80）、LD9（2A90），主要制造 150-225下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机的 蒙皮等。
3.4 测试7A04合金自然时效和人工时效的硬度。
布氏硬度
显微硬度
布、洛氏两用硬度计
显微维氏硬度计
1布氏硬度试验
1）试验原理 用一定直径D（mm）的钢球或硬质合金球为压头，施以一定的 试验力F（N），将其压入试样表面（图3），经规定保持时间 t（s）后卸除试验力，而在试样表面获得一直径d的残留压痕， 以单位压痕球形表面积上的平均试验力来表示布氏硬度值。 其计算公式为：
10.0 5.0 2.5 10.0 5.0 2.5 10.0 5.0 2.5
29420 7355 1839 9807 2452 613
29420 7355 1839 9807 2452 613 2452 613 153
<140
0.102F D2
《2024年6061铝合金热变形及时效行为研究》范文
《6061铝合金热变形及时效行为研究》篇一一、引言铝合金作为一类具有良好机械性能、可塑性和耐腐蚀性的材料，在现代工程领域得到了广泛的应用。
其中，6061铝合金因具有良好的综合性能而被广泛应用在汽车、航空、航天等领域。
本论文以6061铝合金为研究对象，通过对其热变形行为和时效行为的系统研究，以了解其材料的微观组织结构和力学性能变化，为其在实际工程应用中提供理论支持。
二、材料与方法1. 材料准备本实验选用的材料为6061铝合金，其化学成分符合国家标准。
在实验前，对材料进行均匀化处理，以保证其组织结构的均匀性。
2. 热变形行为研究通过热模拟机对6061铝合金进行热压缩实验，实验过程中记录不同温度、不同应变速率下的真应力-真应变曲线，研究其热变形行为。
3. 时效行为研究将热压缩后的试样在不同温度下进行时效处理，观察其微观组织结构的变化，并测试其硬度、抗拉强度等力学性能。
三、实验结果与分析1. 热变形行为分析（1）真应力-真应变曲线分析通过对不同温度和应变速率下的真应力-真应变曲线进行分析，可以发现6061铝合金的流变应力随温度和应变速率的增加而变化。
在高温低应变速率条件下，流变应力较小，材料易于发生塑性变形。
（2）动态再结晶行为分析在热压缩过程中，观察到动态再结晶现象的发生。
随着温度的升高和应变速率的降低，动态再结晶程度增加，有利于提高材料的塑性和力学性能。
2. 时效行为分析（1）微观组织结构变化时效处理后，6061铝合金的微观组织结构发生变化，析出相的数量和尺寸随时效温度和时间的变化而变化。
这些析出相的分布和大小对材料的力学性能有重要影响。
（2）力学性能变化随着时效处理时间的延长和温度的升高，6061铝合金的硬度、抗拉强度等力学性能发生变化。
适当的时间和温度条件下的时效处理可以提高材料的力学性能。
四、讨论与结论通过对6061铝合金的热变形行为和时效行为的研究，我们可以得出以下结论：1. 6061铝合金的热变形行为受温度和应变速率的影响较大。
铝合金时效分析试验34页PPT
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
Hale Waihona Puke 13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
实验二十五 铝合金时效硬化曲线的测定
实验一铝合金时效硬化曲线的测定一、实验目的1. 掌握铝合金淬火及时效操作方法。
2. 了解时效温度、时间对时效强化影响规律。
3. 加深对时效强化及其机理的理解。
二、实验原理淬火时效是铝合金改善力学性能的主要热处理手段。
淬火就是将高温状态迅速冷却到低温，钢的淬火是为了获得马氏体，而铝的淬火是为了获得过饱和固溶体，为随后时效所准备的过饱和固溶体。
铝合金的淬火常称为固溶处理；铝合金的时效是为了促使过饱和固溶体析出弥散强化相。
室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效；低温加热过程中使合金产生强化的叫人工时效。
固溶与时效处理的示意图如图1-1所示。
图1-1 固溶时效处理示意图从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程，属于扩散型相变。
下面以Al-Cu二元合金为例，来讨论铝合金的时效过程，一般分为四个阶段：α过G.P区θ"相θ'相θ相G.P区就是指富溶质原子区。
是溶质原子在一定镜面上偏聚或从聚而成的，呈圆片状。
它没有完整的晶体结构，与母相共格。
在一定温度上不再生成G.P区。
室温时效的G.P区很小。
在较高温度时效一定时间后，G.P区直径长大，厚度增加。
温度升高，G.P区数目开始减少。
θ"相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。
在θ"相过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于G.P区产生的应力场，所以θ"相产生的时效强化效果大于G.P区的强化作用。
θ'相是当继续增加时效时间或提高时效温度时由θ"相转变而成。
θ'相属正方结构，θ'相在一定面上与基体铝共格，在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。
θ相是平衡相，为正方有序结构。
由于θ相完全脱离了母相，完全失去与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。
这也就意味着合金的硬度和强度下降。
铝合金时效硬化曲线的测定
四、实验步骤与方法
每班分成五个小组，每组分别领取一套样品 （12块），作好标记。
将试样用砂纸或预磨机磨掉车痕，以达平整、 光洁，然后用铁丝绑好。
将绑好试样在盐浴槽中加热。加热温度为 500±3℃，保温约10～15分钟，保温结束后 快速淬入水槽中。
每组取一个试样立即测定淬火后的硬度。
四、实验步骤与方法
分析比较所得时效硬化曲线的异同，并根 据时效强化机制解释曲线的变化规律。
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读书破万卷，下笔如有神--杜甫
二、实验原理概述
时效硬(强)化或沉淀硬(强)化：若将经过固溶处
理后的C0成分合金急冷，抑止 相 分解，则在室温下获得 亚稳的过饱和 相 固溶体。这种过饱和固溶体在室温或 较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶，但脱溶相往往不 是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚集区。这 种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为时效硬(强)化 或沉淀硬(强)化。
规律是：开始有一个停滞阶段，硬度上升极其缓慢，称为 孕育期。接着硬度迅速上升，达到一极大值后又随时间延 长而下降。
温时效的温度越高，硬度上升就越快，达到最大值的 时间就越短，但所能达到的最大硬度值反而就越低。
二、实验原理概述
图2 冷时效和温时效过程硬度变化示意图
二、实验原理概述
图3 Al-Cu合金在130℃时效时的硬度和析出相的关系
但在平衡相出现之前，根据合金成分不同会出现若干个亚 稳脱溶相或称为过渡相。
以Al-4％Cu合金为例，其室温平衡组织为 相固溶
体和
过饱和
相 （相C固u溶Al体2），。加该热合到金1经30固℃溶进处行理时并效淬，火其冷脱却溶获顺得序
为：G.P.区→ 相→ 相→ 相，即在平衡相（ ）出
铝合金淬火及时效曲线测定实验
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五、布式硬度计
布氏硬度计：HBS测量范围8~450 三种压头：ф2.5mm、ф5mm、ф10mm 有六种负荷：183.75kgf、245kgf、490kgf、735kgf、980kgf、2940kgf
公式: HBS=2F/πD
实验完成后，把样品交给班长 实验样品须回收
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实验报告要求
1、所有实验数据均要造表并制图，并附在实验报告后面； 3、实验报告采用中南大学实验报告标准格式； 4、根据实验结果，给出误差分析，说明造成误差可能存 在的因素有哪些； 5、根据实验结果，说明时效工艺造成硬度变化的原因； 6、根据实验结果，说明时效温度对时效硬度峰值的影响；
二、实验原理
淬火时效是铝合金改善力学性能的的主要热处理手段 铝合金的淬火时效一般是一个联合工艺，一般二者不 会单独出现； 淬火就是将高温状态迅速冷却到低温，钢的淬火是为 了获得马氏体，铝的淬火是为了获得过饱和固溶体，为随 后的时效的准备过饱和固溶体；铝合金的淬火又常称为固 溶处理；铝合金的时效是为了促使过饱和固溶体析出弥散 强化相
F：负荷250kgf D：压头5mm
D
D2 d 2
π：系数3.14 d：压痕直径
从公式得到，F、D、π是已知，只要测量d 值就知道HBS值。因此采用DM读数显微镜(放 大20x)测量d值，然后查表(10D2)即可。 测定硬度应取三点进行测定(最好选中心部位), 但 每两点离压痕中心距离不小于压痕直径4倍，压 痕中心距试样边缘的距离不小于压痕的2.5倍
金属塑性加工中的硬化曲线的确定方法
金属塑性加工中的硬化曲线的确定方法[摘要] 本文给出了单项和多项带函数的硬化曲线，并考虑了试验工作量，试验取点数等特殊情况下的误差近似值。
最后由试验得出了其工作量最小的确定硬化曲线的方法。
[关键词] 硬化曲线近似值试验方法误差值[Abstract] There is carried out the analysis of estimations of approximation error for several types of simple power and polynomial curves of hardening in view of sampling, number of points of the plan of experiment and scatter of random values. Recommendation on the plotting such curves , providing the minimal volume of experiments are offered.[Key words] curves of hardening approximation test approach error value一、前言无论是金属塑性加工理论或塑性加工的实践生产，对于变形中的各种类型的硬化曲线，及其它们的连续性、适应性都是十分重要的，也是从事该部门领域研究这十分感兴趣的问题，它关系到将对材料的力学性能产生不同的影响。
研究的主要任务，是如何建立在冷状态下的硬化曲线，也就是在塑性变形过程中的总的变形或累积变形与屈服应力的关系。
金属的冷塑性变形的硬化曲线，可以确定它在不同时期的强度和有效地计算塑性加工过程中力能参数。
二、硬化曲线的建立方法在建立这些硬化曲线时，需要着手进行各种工艺任务，主要有：1、选择采用试验的方法来确定屈服应力。
最好的方法是在室温下，在一定的进行连续拉伸，达到所需的单项应力状态的变形程度。
铝合金时效工艺
一、时效方法铝合金和钢铁不同，淬火以后的变形铝合金不能立即强化。
它得到的是一种过饱和固溶体组织。
这种过饱和固溶体不稳定，它有自发分解的趋势。
在一定的温度下，保持一定的时间，过饱和固溶体发生分解(称为脱溶)，引起铝合金强度和硬度大幅度提高，这种热处理过程称之为时效。
在室温下自然停放一定的时间，铝合金强度及硬度提高的方法称为自然时效。
入为的将铝合金制品在高于室温下的某一温度，保温一定的时间，以提高铝合金强度及硬度的方法称入工时效。
对于Al-Mg-Si系的6063合金而言，自然时效进行得非常缓慢，在室温下停留半个月，甚至更长的时间，也达不到最佳的强化效果，比入工时效的强化效果要差30%～50%，所以一般都采用入工时效。
含有主要强化相Mg2Si、MgZn和Al2Mg3Zn3的合金、都只有进行入工时效才能获得最高的强度。
含有主要强化相CuAl2和S(A12CuMg) 等相的合金，采用自然时效和入工时效两种方法都可以。
如2A11和2A12合金采用自然时效和入工时效都可以获得最佳强化效果。
究竟采用哪种时效方法，这需要根据合金的本性和用途来决定。
一般在高温下工作的变形铝合金多采用入工时效，而在室温下工作的变形铝合金宜采用自然时效。
二、时效强化机理铝合金的时效强化理论，有很多种说法。
如弥散硬化理论、滑移干扰理论、溶质原子富集成强化或硬化区理论等。
目前普遍认为时效强化或硬化是原子富集形成强化区的结果。
经科学实验证实，用X射线方法对铝合金过饱和固溶体分解动力学研究和通过电子显微镜对薄膜透射观察，看到中间过渡析出阶段(硬化区)的数量、大小、形状和分布特点，描绘了硬化区的形象，揭示了铝合金时效硬化现象的实质。
但时效硬化是一个非常复杂的问题，与合金的成分、时效工艺、生产过程中的加工状态都有关系，目前对时效的认识还不十分彻底。
下面仅介绍硬化区理论。
铝合金在淬火加热、快速冷却时，形成过饱和固液体。
过饱和固溶体有从不稳定状态向稳定平衡状态转变的趋势。
铝合金铸件凝固温度测量及分析_敬必成
铝合金铸件凝固温度测量及分析敬必成代习彬罗定荣刘志先周麟升重庆新红旗缸盖制造有限公司，重庆 402560摘要：通过实验在线测量铸件凝固过程温度变化，绘制凝固过程温度曲线图。
计算出凝固过程中温度梯度、冷却速度、凝固方式。
根据计算结果分析及预测可能产生的缺陷。
关键词：凝固过程；温度梯度；凝固方式；冷却速度铸件是熔融金属注入铸型，凝固后得到的具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或零件毛坯[1]。
金属的凝固是铸件形成过程中的重要环节，在很大程度上决定铸件的内部质量。
铸件出现的缩孔、缩松、针孔、浇不足、偏析、冷裂、热裂、变形等缺陷都是在凝固过程中产生的。
所以，认识铸件的凝固规律，对防止产生铸造缺陷、改善铸件组织、提高铸件的性能，有十分重要的意义。
而测定铸件凝固温度场是了解铸件凝固过程的一个非常重要的途径。
铸件的凝固方式主要分为逐层凝固、糊状凝固（体积凝固）及中间凝固。
铝合金铸件几乎都是逐层凝固成型。
逐层凝固的凝固前沿与熔液直接接触，金属由液体转变为固态时发生的体积收缩，直接得到熔液的补充。
因此，凝固过程中产生缩松的倾向小，而在最后凝固部位形成缩松。
在凝固过程中，由于收缩受阻而产生晶间裂纹，容易得到溶液的补充，使裂纹愈合，所以热裂倾向小[2]。
冷却速度对铸件质量也有显著的影响。
冷却速度越大，枝晶间距越小，A356铝合金变质效果越好[3]。
冷却速度对针孔的形成也有影响[4~6]。
冷却速度越快形成的气孔较少，分布比较集中并呈规则的小圆形。
冷却速度慢时形成的气孔不仅数量多分布离散，而且大小形状各不相同[7]。
1 实验条件及方法选取公司正常生产的A356铝合金缸盖A和缸盖B，在火花塞孔（未预铸）中部选取三个点进行温度测量，具体测量点位置如图1、图2所示。
将热电偶固定在测量点后，在线测量凝固过程温度变化，做出凝固过程温度曲线图。
位置“上”为冒口，位置“中”为火花塞孔上部，位置“下”为火花塞孔下部。
图1 缸盖A温度测量点示意图图2 缸盖B温度测量点示意图2 实验结果缸盖A凝固过程温度曲线图如图3所示，缸盖B凝固过程温度曲线图如图4所示。
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、硬度逐渐增高。至一定时间、其强度、硬度达到最大 值（峰值）。时效时间再延长则其强度硬度反而下降， 此即所谓“过时效” 。
三、实验设备及材料
❖ 坩埚电阻炉：内置不锈钢盐浴槽，作试样的淬火加热 用。加热介质为硝酸盐及亚硝酸盐的混合物，成分为 50％KNO3+50 %NaNO2
温时效的温度越高，硬度上升就越快，达到最大值的 时间就越短，但所能达到的最大硬度值反而就越低。
二、实验原理概述
图2 冷时效和温时效过程硬度变化示意图
二、实验原理概述
图3 Al-Cu合金在130℃时效时的硬度和析出相的关系
二、实验原理概述
❖ 时效温度是影响过饱和固溶体脱溶速度的重要因素。
时效温度越高，原子活性就越强，脱溶速度也就越快。 但是随着时效温度升高，化学自由能差减小，同时固溶 体的过饱和度也减小，这些又使脱溶速度降低，甚至不 再脱溶。因此，可以提高温度来加快时效过程，缩短时 效时间。
❖ 时效：合金在脱溶过程中，其力学性能、物理性能和
化学性能等均随之发生变化，这种现象称为时效。室温 下产生的时效称为自然时效，高于室温的时效称为人工 时效。
二、实验原理概述
❖ 脱溶顺序为：G.P.区→ 相→ 相→ 相
合金经固溶处理并淬火获得亚稳过饱和固溶体，若 在足够高的温度下进行时效，最终将沉淀析出平衡脱溶 相。但在平衡相出现之前，根据合金成分不同会出现若 干个亚稳脱溶相或称为过渡相。
为 ( ) 双相组织。将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度（
如T1）保温足够时间，将获得均匀的单相固溶体相，这种处理称为固溶 处理。
图1 固溶 处理 与时 效处 理的 工艺 过程 示意 图
二、实验原理概述
❖ 时效硬(强)化或沉淀硬(强)化：若将经过固溶
处获理得后亚的稳C的0过成饱分和合 金急相冷固，溶抑体止。这相种分过解饱，和则固在溶室体温在下室 温或较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶，但脱溶相 往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚 集区。这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为时 效硬(强)化或沉淀硬(强)化。
一、实验目的
❖ 掌握固溶淬火及时效处理的基本操作。 ❖ 了解时效温度和时效时间对时效强化效
果的影响规律。 ❖ 加深对时效强化及其机制的理解。
二、实验原理概述
❖ 定义：从过饱和固溶体中析出第二相（沉
淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定 过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩 散型相变。
❖ 条件 ：合金在平衡状态图上有固溶度的变
❖ 将试样用砂纸或预磨机磨掉车痕，以达平整 、光洁，然后用铁丝绑好。
❖ 将绑好试样在盐浴槽中加热。加热温度为 500±3℃，保温约10～15分钟，保温结束后 快速淬入水槽中。
❖ 每组取一个试样立即测定淬火后的硬度。
四、实验步骤与方法
❖ 每组的其它试样立即进入恒温箱进行时效处理（ 除室温自然时效组外）。时效温度分别为室温、 130℃、160℃、190℃，220℃，每组取一个温 度进行时效。
❖ 控温装置：用WZK可控硅温度控制器控制炉膛温度 ，盐浴温度用数字式温度显示仪或电位：用来人工时效处理 ❖ 布氏硬度计：测定淬火及时效合金硬度 ❖ 读数显微镜：测定压痕直径 ❖ 实验材料：2024铝合金试样
四、实验步骤与方法
❖ 每班分成五个小组，每组分别领取一套样品 （12块），作好标记。
化，并且固溶度随温度降低而减少。
二、实验原理概述
❖ 如果将C0成分的合金自单相固溶体状态缓慢冷却到固溶度线（MN）以
下温度(如T3)保温时， 相将从 相固溶体中脱溶析出， 相的成分将
沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种转变可表示为 (C0 ) (C1) 。
其中 相为平衡相，可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物
❖ 每次取样、放试样时，宜轻拿轻放，防止 乱样及烫伤。
❖ 每次试验完成后切断电源，以防设备事故 。
六、实验报告要求
❖ 将本组所得硬度数据绘成硬度—时效时间 关系曲线，并将其它各组（即不同时效温 度）所得数据绘在同一硬度—时效时间关 系曲线上。
❖ 分析比较所得时效硬化曲线的异同，并根 据时效强化机制解释曲线的变化规律。
曲线的特点是硬度一开始就迅速上升，达到一定值后硬度 缓慢上升或者基本上保持不变。
冷时效的温度越高，硬度上升就越快，所能达到的硬 度也就越高。在Al基和Cu基合金中，冷时效过程中主要形 成G.P.区。
❖ 温时效：是指在较高温度下发生的时效 。其硬度变化
规律是：开始有一个停滞阶段，硬度上升极其缓慢，称为 孕育期。接着硬度迅速上升，达到一极大值后又随时间延 长而下降。
❖ 将各时效温度时效不同时间后的试样立即水冷， 用细砂纸磨去氧化皮后测定硬度，取三点进行测 定。查布氏硬度对照表，将所查出的三个硬度三 点均值填入表1（建议试样测定布氏硬度HB值的 参数选定为负荷250Kgf，钢球直径Φ5mm，负荷 保持时间30s）。
五、实验注意事项
❖ 不要将带有水的试样和钳子放入盐浴槽， 以防爆炸、烫伤。
以Al-4％Cu合金为例，其室温平衡组织为 相固溶 体过和饱和相（相C固u溶Al体2），。加该热合到金1经30固℃溶进处行理时并效淬，火其冷脱却溶获顺得
序为：G.P.区→ 相→ 相→ 相，即在平衡相（ ）
出现之前，有三个过渡脱溶物相继出现。
二、实验原理概述
❖ 冷时效：是指在较低温度下进行的时效，其硬度变化