铝合金淬火及时效曲线测定实验
1 材料制备与加工实验指导书
材料制备与加工实验实验指导书目录实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析实验2、焊接工艺与焊缝组织检验实验4、热塑性塑料的挤出造粒和注射成型实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析一、实验目的1．掌握固溶淬火及时效处理的基本操作；2．了解时效温度和时效时间对时效强化效果的影响规律；3．了解固溶淬火工艺(淬火加热温度、保温时间及淬火速度等)对铝合金时效效果的影响；4．掌握金属材料最佳淬火温度的确定方法；5．加深对时效强化及其机制的理解。
二、实验原理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，它是一种扩散型相变。
发生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2-1所示。
如果将C成分的合金自单相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相固溶体中脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种转变可表示为α(C)→α(C1)+β。
其中β为平衡相，它可以是端际固溶体，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，β相将全部溶入α相中，然后再急冷到室温将获得单相过饱和的α固溶体。
这种处理称为固溶处理（淬火）。
图2-1 固溶处理与时效处理的工艺过程示意图然而过饱和的α相固溶体在室温下是亚稳定的，它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。
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。
若将过饱和固溶体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。
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。
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。
[资料]铝合金热处理-时效
![[资料]铝合金热处理-时效](https://img.taocdn.com/s3/m/76839848ac02de80d4d8d15abe23482fb4da02b0.png)
众所周知，固溶热处理过的材料，以时间和温度为主要因素，从过饱和固溶状态产生析出，在此过程中材料的强度增加。
这种现象称为时效现象，它是继固溶热处理的重要的过程。
一般在室温下引起的时效叫做自然时效，在高温下引起的时效叫做人工时效。
前者也称为低温时效，后者也称为高温时效。
在室温时效时，时效速度缓慢不能达到最终值，而在高温时效时，时效速度达到最大值后引起软化。
这种现象称为过时效。
图5 2014，6061合金板材的人工时效条件与强度的关系图5是2014，6061合金板材的高温时效曲线，根据时间和温度的因素来了解淬火时的强度变化。
表4是实用合金的析出处理条件的一个例子。
用日本工业标准标号表示，T4状态为低温时效，T6为高温时效。
某些合金在热加工时就呈固溶状态，不用淬火处理，而只用析出处理也能获得强度。
6063挤压的材料的T5处理是其代表性的处理。
在生产过程中，时效处理时的生产技术上的问题，不比固溶处理时少。
因此更详细些就涉及到时效处理的机理。
如上所述，固溶热处理→室温过饱和固溶→时效→硬化发生性质上的变化，这是由于在过饱和固溶体的分解过程中合金结构发生了变化，因此关于形成什么样的析出相，过去就进行了大量的研究。
现在，对研究最多的了解详细的铝-4%铜合金的强化机理为例加以说明。
图6示出在两种时效条件下铝-4%铜合金析出硬化的区域、中间相的范围与硬度的关系，由此形成过饱和固溶体→G.P(1)→G.P(2)→→→CuAl2的序列。
图6 铝-4%铜合金在2种时效条件下时效硬化时组织对硬度的影响由于在室温那样比较低的温度下形成G.P区，因而在一定的临界温度以上加热时变为不稳定和再固溶。
由于这样原因，在时效硬化时强化的机械性能可以返回到固溶处理后(沾火当时)的软质状态。
这种现象称为回归。
例如，铝-4%铜合金进行常温时效，产生G.P区，如果再把它在200℃下加热1分钟左右，就恢复到淬火后的状态。
时效硬化的机理从位错理论来说，由于存在上述那样的析出质点，可根据位错运动妨害的程度情况来说明。
淬火速率对7085铝合金时效行为的影响
淬火速率对7085铝合金时效行为的影响张新明;谈琦;刘胜胆;吴豫陇;宋丰轩;刘星兴【摘要】通过末端淬火实验、硬度测试、透射电子显微镜和差示扫描量热法，研究淬火速率对7085铝合金时效行为的影响。
结果表明：在末端淬火过程中，距离淬火端越近，淬火速率越大，时效后的峰值硬度越高。
当时效温度较低时，淬火速率越大，则空位扩散激活能越小，时效处理后的硬度达到峰值的时间越短，硬度值越大；随着时效温度的提高，不同淬火速率样品达到峰值的时间不断接近；当时效温度达到160℃时，不同淬火速率样品达到峰值的时间相同，均为10 h。
TEM分析结果表明：随着淬火速率降低，淬火过程中析出的平衡相η数量和尺寸也随之增加，时效后析出的强化相η'数量减少，尺寸增加，弥散程度降低。
%The effect of quenching rate on aging behavior of 7085 aluminum alloy was investigated by means of end quenching test, hardness test, transmission electron microscopy (TEM) and differential scanning calorimeter (DSC). The results show that the faster the quenching rate is, the higher the peak hardness is. With the quenching rate increasing, the lower the aging temperature is, the shorter time reaching the peak hardness is and the higher the hardness gets, which is related to the decrease of the vacancy diffusion activation energy. With the aging temperature increasing, the time reaching the peak hardness gets closer and closer, when aging at 160℃, the peak aging time are all 10 h. TEM observation shows that, with the decrease of quenching rate, the number and the size of quench-induced equilibriumη phase increase. After aging, the number and thediffusion degree ofη' strengthening precipitates decrease and the size becomes larger.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】8页(P870-877)【关键词】7085铝合金;淬火速率;时效;扩散激活能;微观组织【作者】张新明;谈琦;刘胜胆;吴豫陇;宋丰轩;刘星兴【作者单位】中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TG146.27xxx系(Al-Zn-Mg-Cu系)铝合金是时效强化合金，具有高强度、低密度、较好的韧性和耐腐蚀性等特点，作为航空航天领域的主要结构材料，得到广泛应用[1−3]。
2024铝合金的熔铸及时效处理对其力学性能的影响
目录第一节实验目的及实验题目----------------------- 2 第二节实验材料及试验方法----------------------- 21、实验材料与实验方法-------------------22、实验仪器与设备-------------------------33、实验原理-------------------------------44、技术路线-------------------------------55、合金的熔铸-------------------------------66、试样的制备-------------------------------67、测试方法-------------------------------7 第三节实验结果及实验分析------------------------7第四节实验结论与心得体会----------------------10第一节实验目的及实验题目一、实验目的本综合实验是在金属材料本科生完成相关专业理论课之后得一次全面综合实验训练，通过从铝合金材料设计与选择、制备到性能检测的全程训练，使学生了解铝合金材料及其加工的生产全过程，所学基础理论和专业理论来解释实验中的各种实验现象，培养学生的动手能力和综合分析问题的能力，特别是学生的独立设计实验方案及创新能力。
二、基本要求了解课题所研究铝合金材料的设计方法；初步掌握铝合金制备和试样加工基本技能；熟悉铝合金材料的生产的过程，了解与掌握材料科学与工程研究的基本步骤及思维方法，所用的仪器设备及操作使用；学会整理数据，运用知识解释实验中的现象，理论联系实际，培养动手能力，采集并分析数据的综合能力。
二、实验题目2024铝合金的熔铸及时效温度对其力学性能的影响实验条件：1）固溶处理：500℃，保温30min:；2）水淬；3）时效处理：170℃-200℃（每15℃一组），保温时间6h。
形变铝合金的淬火和时效温度文库
形变铝合金的淬火和时效温度部分形变铝合金的淬火和时效温度的确定合金牌号半成品淬火 时效最低温度℃最佳温度℃ 过烧危险温度℃时效温度℃时效时间/HLY 12 板材、挤压件485 ~ 490 495 ~ 503 505 185 ~ 195 6 ~ 12LY16 各类 520 ~ 525 530 ~ 542 545 160 ~175/200 ~ 220 10 ~ 16/8~12LY17 各类515 520 ~ 530 - 180 ~ 195 12 ~ 16LY2 各类490 495 ~ 508 512 165 ~ 175 10 ~ 16LD2 各类510 525 ± 5 596 150 ~ 165 6 ~ 15LD5, LD6 各类500 515 ± 5 545 150 ~ 165 6 ~ 15LD7 各类520 535 ±5 545 180 ~ 195 8 ~ 12LD8 各类510 525 ~ 535 545 165 ~ 180 8 ~ 14LD9 挤压件510 510 ~ 530 - 135 ~ 150 2 ~ 4LD10 各类 490 500 ± 5 515 175 ~ 185 5 ~ 8LC4 包铝板450 455 ~ 480 525 120 ~ 125 24不包铝板135 ~ 145 16型材120 ± 5 3160 ± 3 3LC6 模锻件100 ± 5 5155 ~ 160 8 ~ 9450 455 ~ 473 145 ± 5 16LC9 挤压件 450 455 ~ 480 520 ~ 530140 ± 5 16模锻件110 ± 5 6 ~ 8117 ± 5 6 ~ 10LD7铝合金过烧组织的研究[J].卢克让王秀玲陈荣顺文献来自:材料工程 1984年第04期LD7合金是Al-Cu-Si-Fe-Ni系热强铝合金,一般在锻造后经530℃淬火+180℃/16小时人工时效状态下使用。
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。
School of Materials Science and Engineering
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）。
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建筑用6063铝合金在不同淬火强度下的时效后力学性能变化与微观组织形貌变化
建筑用6063铝合金在不同淬火强度下的时效后力学性能变化与微观组织形貌变化摘要：本文研究了某铝型材生产企业在建筑用6063铝合金实际生产生产中为避免在线固溶导致铝型材变形，应用较低淬火强度风淬来固溶处理后进行人工时效的效果。
并与高淬火强度水淬处理的样品对比，研究不同淬火强度下人工时效后的铝合金时效性能变化以及对微观组织形貌影响。
研究发现在6063铝合金较低淬火强度风淬过程中，铝基体中易析出较大的析出相，并且由于基体中溶质元素的过饱和度下降导致人工时效强化相析出较差，时效强化效果不佳。
结果表明，该厂目前的生产条件下，6063铝合金风淬后人工时效的型材性能不够理想，需进一步改造风淬设备来提高合金的力学性能。
关键词：铝合金；淬火强度；时效强化前言：建筑用6063铝合金作为一种典型可热处理强化铝合金，不仅有良好的力学综合性能，而且具有优秀的抗腐蚀性能以及易于挤压塑性加工等优点，广泛应用于建筑用型材和机械结构件等方面。
6063铝合金的基本处理工艺为：铸锭均匀化热处理→挤压加工→固溶淬火→人工时效。
目前，出于成本控制、型材成型质量等方面的因素考虑，在某铝型材生产企业在实际工业生产中，在固溶淬火时使用较低淬火强度的风淬，而风淬的在线固溶效果效果不稳定。
本文目的旨在通过对比风淬与水淬的铝合金时效后性能以及微观组织结构，进一步了解风淬对该厂生产6063铝合金性能的影响，以期为生产改良提供帮助。
1 实验方案标准6063铝合金成分如表 1所示，圆铸锭铸造过程中加入了Al5TiB细化剂，用来细化晶粒改善组织提高综合性能。
在铸锭均匀化热处理之后，挤压加工成厚度约为2.5mm的板材，挤压出口温度为510~540℃，已达到6063铝合金的固溶温度工艺要求。
1#样品为挤压后未进行任何人为冷却，室温条件下空冷；2#样品为在某铝型材生产企业生产现场热挤后直接在使用现场设备进行冷却风淬火，后经人工时效处理。
3#样品则重新进行540℃/40min保温，水淬固溶处理后人工时效。
7075铝合金不同热处理状态下的性能研究
13I ndustry development行业发展7075铝合金不同热处理状态下的性能研究张 琼（中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，黑龙江 哈尔滨 150066）摘 要：目的：探索7075铝合金不同热处理状态下的性能变化。
方法：使用7075铝合金作为实验材料，分别在进行固溶处理状态实验、分级淬火状态实验、双级时效状态实验。
对三种处理状态下的合金进行观察，研究7075铝合金性能变化。
结果：固溶处理状态下合金以470℃为峰值，性能随着温度上升先升后降；分级淬火状态下合金内部结构发生变化，性能影响不大；双级时效状态下，合金性能最佳处理参数为(110±6) ℃×（3-4）h+(180±6) ℃×（13-14）h，既保持较高的力学性能，又加强了耐腐蚀性。
结论：三种不同状态下，合金的性能改变不同，其中双级时效状态性能改变最大，想要7075铝合金通过热处理发挥最佳性能，最好三者有机结合。
关键词：7075铝合金；热处理；应力腐蚀；性能中图分类号：TG166.3 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）24-0013-2 收稿日期：2020-12作者简介： 张琼，男，生于1980年，汉，黑龙江省五常市，本科，研究方向：渗碳热处理工艺研究。
随着铝合金在经济发展中应用更加广泛，其综合性能的提升也越发重要[1]。
7075铝合金最初开发是为了宇航器具，该材料质量轻、强度高[2]。
随后，7075铝合金被应用于其他方面，例如：能源、化工等等[3]。
和传统的材料不同，7075铝合金可以通过热处理，将其性能更好地发挥出来[4]。
作为A1-Zn-Mg-Cu 系合金，7075铝合金具有高强、高韧的优势。
但同样，也存在一些问题导致了综合性能不佳[5]。
最严重的问题就是，对应力腐蚀过于敏感，这种缺陷带来的影响是致命的，应力腐蚀可以降低金属结构强度，最终导致失效，使得这种合金无法广泛应用[6]。
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铝合金的熔铸及时效时间对其性能的影响 4
2024铝合金的熔铸及时效时间对其性能的影响一、实验目的与任务 (2)二、基本要求 (2)三、实验材料与实验方法 (2)3.1 原材料介绍 (3)3.2 实验所需仪器设备 (3)3.3 实验原理 (4)3.4 技术路线 (5)3.5 合金的熔铸 (6)3.6 试样的制备 (6)3.7 测试方法 (6)四、实验结果与分析 (6)五、结论与心得体会 (10)5.1 实验结论 (10)5.2心得体会 (11)附录：参考文献 (11)一、实验目的本综合实验是在金属材料本科生完成相关专业理论课之后的一次全面综合试验训练，通过铝合金材料设计与选择，制备到性能检测的全程训练，使学生了解铝合金材料及加工的生产全过程，所学基础理论和专业理论来解释实验中的各种现象，培养学生的动手能力和综合分析问题的能力，特别是学生的独立设计实验方案及创新能力。
二、基本要求了解课程所研究铝合金材料设计方法；初步掌握铝合金材料制备和试样加工基本技能；熟悉铝合金材料生产的过程，了解与掌握材料科学与工程研究的基本步骤及思维方法，所用的仪器设备及操作使用；学会整理数据，运用知识解释实验中现象，理论联系实际，培养动手能力，采集并分析数据的综合能力。
三、实验材料与实验方法3.1原材料介绍原材料：铝锭、镁锭、铜丝铝，是一种化学元素。
它的化学符号是Al，它的原子序数是13。
银白色轻金属。
有延性和展性。
商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。
在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。
铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。
易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，不溶于水。
相对密度2.70熔点660℃沸点2327℃。
铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。
航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。
应用极为广泛。
铜，是一种化学元素，它的化学符号是Cu（拉丁语：Cuprum），它的原子序数是29，是一种过渡金属。
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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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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 ）
4 顺时针旋转手轮当负荷大于90时硬度计 会发出叫声，同时加荷指示灯亮，这时手 轮立刻停止，硬度计自动进行加荷→保荷 时间→卸荷结束，然后逆时针转动手轮， 将试样取出测定压痕(d)，再查表。
4.42mm
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实验注意事项：
1 一个数据点硬度至少测三次，尽量减小误差； 2 取样后，及时关闭好干燥箱炉门，尽量减少炉温波动；最 后一个取样的同学需要关闭干燥箱电源； 3 严格按时效时间和温度进行时效处理，不得随意变动； 4 时效与随后的硬度测定时间不要间隔太长，最好尽快测量 硬度； 5 时效后务必将样品表面氧化层去除干净，保证实验结果的 可靠性
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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；
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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
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实验安全注意事项
人身安全
安全第一，严格按照仪器和设备的操作流程进行操作，谨防备完好才能确保实验可靠地持续进行； 目前可用设备有限，更要珍惜!
实验室安全
做好实验室开关门钥匙的交接工作，确保人走断水断电关窗关门； 当实验完成后，试验台要清洁归原！
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
t
饱和α固溶体＋析出相 （弥散细小的硬质点）
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二、实验原理
铝铜合金130℃时效时的硬度与时间的关系
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三、实验步骤与方法
每班分为3个小组，每组分别领取一套试样(10块试样)。 将试样放入箱式电阻炉中，加热温度为495℃±3 ℃，保温1h， 保温结束快速淬入水槽中。 每组取一个试样立即测定淬火后的硬度（固溶态的样品硬 度）。
铝合金时效硬化曲线测定
指导老师： 唐 蓓
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一、实验目的
掌握铝合金淬火及时效操作方法 了解时效温度、时间对时效强化影响规律
加深对时效强化及其机理的理解
学会硬度计及读数显微镜的使用
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时效温度—时效时间—硬度(HBS)
HBS(130°C )
0h
HBS(160°C )
HBS(190°C )
1h
2h 4h 6h 8h 10h
12h
14h 16h
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四、实验设备及材料
箱式电阻炉：加热试样用。 淬火水槽： 用于淬火冷却。 布式硬度计：测定淬火及时效后硬度。 读数显微镜：测定压痕直径。 实验材料： 2024铝合金试样
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二、实验原理
脱溶（时效的实质） ----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。属扩散型相变。
T α
α
β
固溶处理 速冷 过饱和α
人工时效
自然时效
α＋ β A 过饱和α固溶体 固溶处理 固溶淬火 B 析出