的塑性变形铝合金在室温和温和的压力主要是由位错滑移引起的。相比之下,在高温下塑性变形和低压力是由位错蠕变和扩散流引起的。一般来说,不管工作温度,合金的变形阻力主要是由位错运动的缓解。因此,铝合金的位错运动的阻力称为铝合金强化。
有许多加强铝合金和分类方法,通常分为两类:加工硬化和合金化强化。铝合金的强化方法可以分为七类:加工硬化,固溶强化、非均匀强化,弥散强化、沉淀强化、晶界强化、复合强化。在实际应用程序中,几种加固方法通常在同一时间工作。
处理和加强铝合金
的方法获得高强度的合金的塑性变形(滚动、挤压、锻造、绘制等)被称为加工硬化。位错密度的增加在塑性变形的本质是合金加工硬化。据统计,在金属强烈变形后,位错密度可以从106件/ cm2增加到超过1012件/平方厘米。因为合金中的位错密度越大,位错的更多的机会互相转移时在滑动过程中变形仍在继续,并相互阻力越大,从而变形阻力越大,合金加强。
金属材料的处理和加强的原因是混乱分布不均时,金属是畸形的。首先,他们纠缠在组织混乱的方式,形成位错纠缠。转化为细胞子结构,畸形的谷物是由许多小单位称为“细胞”;高密度位错纠缠都集中在细胞形成信封,和细胞内的位错密度非常低。这些细胞结构阻碍位错的运动,这样混乱的数量不能增加,需要更多的力量将混乱的障碍。变形越大,子结构越小,抗连续变形能力越大,加工硬化的效果越明显,强度越高。子结构的生成也称为子结构加强。
加强工作的程度随变形速度、变形温度和合金本身的属性。相同的合金材料冷变形时在同一温度、应变率越大,强度越高,但塑性随应变率的增加而减小。合金的变形条件是不同的,和位错分布也是不同的。
当变形温度低(如冷轧),位错活动差,和混乱是主要是无序和不规则分布的变形后,形成位错缠结。这时,合金具有良好的加固效果,但可塑性也强烈降低。当变形温度高,位错活动很大,和横向滑动时,混乱可以局部聚集,缠绕,形成位错群,和子结构和加强。当时,加强效果不如冷变形,但可塑性是无损的。
加工硬化或子结构加强在室温下是一种非常有效的加固方法,适合工业纯铝固溶体合金,和多相不能通过热处理强化铝合金,但通常为高温强度由于复苏和再结晶明显变小。
一些铝合金cold-deformed时,可以形成一个更好的纹理和加强在一定方向,即纹理加强。
铝合金固溶强化
当合金元素溶解在贱金属(溶剂)形成固溶体,合金的强度和硬度通常改善,被称为固溶强化。所有可溶性合金组件甚至杂质可以产生固溶强化。是什么特别有价值的是,当合金固溶强化,强度和硬度提高,而塑性可以保持在较好水平,但这种方法无法获得强度特别高。
贱金属的合金元素溶入之后,贱金属的位错密度增加,同时,晶格扭曲。产生的应力场变形与位错的弹性应力场相互作用,导致合金元素的原子聚集的位错线附近形成一个所谓的“空气质量”。
为混乱,他们必须克服的将影响空气质量,与气团移动,或摆脱气团,因此需要更大的剪切应力。此外,合金元素的原子也可以改变弹性系数、扩散系数、凝聚力,和原子排列缺陷的固溶体,使位错线变得弯曲,位错运动的阻力增加,包括位错和溶质原子之间的远程交互和短程相互作用,从而加强材料。
固溶强化的大小取决于溶质原子的浓度,原子的相对大小,固溶体的类型,电子因素和弹性模量。一般来说,溶质原子的浓度越高,越加强效果;更大的原子大小的差异,加强对置换固溶体的影响越大;差异越大的价电子数之间的溶质原子和铝原子,固溶强化效果就越大。差异越大,强化效果越好。
使用固溶强化合金时,这些元素高的加强效果应该选为合金元素。但更重要的是选择那些元素高固体溶解度的贱金属合金化元素,因为固溶强化效果的增加而增加的固溶元素的内容。只有那些元素的高固体溶解度贱金属大量可以添加。例如,铜和镁铝合金的主要合金元素;铝和锌镁合金的主要合金元素,因为这些元素的高固体溶解度的贱金属。
当固溶强化,复杂的合金与多个元素的原则和少量常用(也就是说,多个同时添加合金元素,但每个元素添加少量)复杂组成的固溶体,使固溶体的加强效果更高。并且可以保持在一个更高的温度。
铝合金降水加强
沉淀的过程中稳定的第二阶段从过饱和固溶体形成亚稳区域丰富的过渡阶段溶质原子称为沉淀。
任何合金固体溶解度的变化时将加速进入两相区域从单相区域。获得过饱和固溶体在铝合金的解决方案处理,然后在一定的温度下加热,形成一个连贯的亚稳相粒子发生沉淀,这个过程称为老化。
加强降水或老化引起的称为降水加强或老化的加强。第二阶段的降水过程也被称为降水、及其强化称为沉淀强化。铝合金时效一般的颗粒沉淀G。P地区,相干或semi-coherent过渡阶段,和大小是0.001 ~ 0.1μm属于第三种类型的粒子。
这些软点有三个加强效果,即应变强化、弥散强化和化学增强。aging-strengthened颗粒均匀分布在矩阵的变形往往是统一的,所以可塑性aging-strengthening造成的损失小于加工硬化,弥散强化和hetero-phase加强。
通过沉淀强化合金的强度可以增加了成千上百次。因此,沉淀强化是一种有效的强化方法通常用于有色金属材料,如Ag)、镁、铝、铜。
沉淀强化的效果取决于合金的成分,淬火后的过饱和的固溶体,特点、分布和弥散强化阶段的热处理制度。最好的合金强化效果位于限制溶解度组成,最大的析出相的体积分数。
