I. 알루미늄 합금 열처리 개요

알루미늄 합금의 열처리는 매우 중요합니다. 이는 알루미늄 합금의 다양한 특성을 크게 향상시키고 다양한 분야에서 더 큰 역할을 할 수 있도록 해줍니다. 일반적인 열처리 공정에는 주로 어닐링, 담금질 및 노화가 포함됩니다.

어닐링 처리는 주물의 주조 응력과 기계 가공으로 인한 내부 응력을 제거하고 가공된 부품의 모양과 크기를 안정화시킵니다. 예를 들어, 제품을 특정 온도로 가열하고 그 온도에서 일정 시간 유지한 후, 일정한 냉각 속도로 실온까지 냉각한 후 원자의 확산과 이동을 통해 미세 구조를 더 많이 만들 수 있습니다. 균일하고 안정적이며 내부 응력을 제거할 수 있으며 재료의 가소성을 크게 향상시킬 수 있지만 강도는 감소합니다. 잉곳의 균질화 어닐링은 잉곳을 고온에서 장시간 유지한 후 일정 속도로 냉각시키면 잉곳의 화학적 조성, 미세구조 및 특성을 균질화하고 재료의 가소성을 약 20% 증가시키며, 압출 압력은 약 20%, 압출 속도는 약 15% 증가하는 동시에 재료의 표면 처리 품질도 향상됩니다.

담금질에는 알루미늄 합금 주물을 상대적으로 높은 온도로 가열하고 해당 온도를 2시간 이상 유지하여 합금 내의 가용성 상이 완전히 용해될 수 있도록 하는 작업이 포함됩니다. 그런 다음 주물을 물로 빠르게 담금질하여 신속하게 냉각시켜 합금의 강화 성분을 최대로 용해시키고 실온까지 고정된 상태를 유지하게 합니다. 이 공정은 용체화 처리 또는 냉간 처리라고도 합니다. 예를 들어, 담금질 감도가 낮은 일부 합금 재료의 경우 압출 중 고온을 활용하여 용체화 처리를 수행한 다음 공기 냉각(T5) 또는 물 미스트 냉각(T6)을 통해 담금질을 수행하여 특정 결과를 얻을 수 있습니다. 미세 구조 및 특성.

시효 처리는 용액 담금질을 거친 재료에 적용됩니다. 이들 물질을 실온 또는 상대적으로 높은 온도에서 일정 기간 보관하면 불안정한 과포화 고용체는 분해되고, 2차 상 입자는 과포화 고용체로부터 침전되어 α(Al) 알루미늄 알갱이 주위에 분포하게 됩니다. , 따라서 강화 효과를 생성합니다. 자연 노화의 경우 2024와 같은 합금은 상온에서 석출 강화 효과를 나타낼 수 있습니다. 인공 시효의 경우 7075와 같은 합금은 실온에서 뚜렷한 석출 강화 효과를 나타내지 않지만 상대적으로 높은 온도에서는 석출 강화 효과가 중요합니다. 노화치료는 미달노화, 과노화, 다단계노화 등으로 나눌 수 있습니다.

알루미늄 합금의 열처리는 기계적 특성과 내부식성 모두에 긍정적인 영향을 미칩니다.

기계적 성질 측면에서 열처리는 결정립 구조를 미세화하고 재료의 강도와 경도를 높이는 동시에 가소성과 인성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 용체화 처리는 결정립 경계 내 및 결정립 내부에 합금에 Cu 및 Mg와 같은 고용 원소를 고르게 분포시켜 과포화 고용체를 형성함으로써 합금의 강도와 경도를 향상시킬 수 있습니다.

내식성과 관련하여 열처리는 미세한 결함과 표면 산화층을 제거하고 합금의 표면 품질을 향상시키며 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 용체화 처리는 합금의 원소 분포와 결정립계의 순도를 조정하여 균일하고 조밀한 산화막을 형성하여 합금의 내식성을 향상시킬 수 있습니다.

II. 주요 열처리 방법

(I) 어닐링 처리

어닐링 처리는 알루미늄 합금의 열처리에서 중요한 역할을 합니다. 알루미늄 합금 주물을 특정 온도로 가열하고 그 온도에서 일정 시간 유지한 후 적절한 냉각으로 상온으로 냉각함으로써 알루미늄 합금 주물의 주조 응력과 가공으로 인한 내부 응력을 주로 제거합니다. 비율. 이 처리를 통해 가공된 부품의 모양과 크기를 안정화하고 알루미늄 합금의 미세 구조를 더욱 균일하고 안정적으로 만들 수 있습니다.

예를 들어, Al-Si 계열 합금의 경우 어닐링 처리를 통해 Si의 일부가 결정화 및 구형화되어 합금의 가소성이 크게 향상될 수 있습니다. 연구 데이터에 따르면 어닐링 처리 후 알루미늄 합금의 소성은 약 20% 증가할 수 있습니다. 구체적인 공정은 알루미늄 합금 주물을 280~300°C로 가열하고 그 온도에서 2~3시간 동안 유지한 다음 노와 함께 실온으로 냉각시켜 고용체가 천천히 분해되어 침전되는 것입니다. 2상 입자가 응집되어 주물의 내부 응력이 제거되어 크기 안정화, 가소성 향상 및 변형 감소 목적을 달성합니다.

(II) 담금질

담금질은 알루미늄 합금 열처리의 핵심 단계 중 하나입니다. 일반적으로 알루미늄 합금 주물은 상대적으로 높은 온도, 일반적으로 공융의 융점에 가까운 온도(주로 500°C 이상)로 가열되고 이 온도에서 2시간 이상 유지되어 합금 내의 가용성 상이 완전히 용해될 수 있습니다. . 그런 다음 주물을 60~100°C의 물에 급속 담금질하여 빠르게 냉각시킵니다. 이러한 작업을 통해 합금의 강화 요소가 최대로 용해되고 실온까지 고정된 상태로 유지될 수 있습니다.

예를 들어, 담금질 감도가 낮은 일부 합금 재료의 경우 압출 중 고온을 활용하여 용체화 처리를 수행한 다음 공기 냉각(T5) 또는 물 미스트 냉각(T6)을 통해 담금질을 수행하여 특정 결과를 얻을 수 있습니다. 미세 구조 및 특성. 담금질 과정에서 합금은 용해도 선과 고상선 사이의 넓은 온도 범위, 용액 온도에서 낮은 압출 변형력, 낮은 담금질 감도와 같은 특성을 갖기를 기대합니다.

(III) 노화 처리

시효 처리는 담금질된 알루미늄 합금 주물을 특정 온도로 가열하고, 일정 시간 동안 그 온도를 유지한 다음, 용광로에서 꺼내 실온에 도달할 때까지 공냉시켜 분해하는 기술 공정입니다. 과포화 고용체를 형성하고 합금 매트릭스의 미세 구조를 안정화시킵니다.

합금의 시효 처리 과정에서 온도가 증가하고 시간이 연장됨에 따라 과포화 고용체의 격자 영역이 사라지고 특정 조건에 따라 2상 원자가 분리되는 등 여러 단계를 거칩니다. 규칙 및 G-PII 영역의 형성, 이후의 준안정 두 번째 단계(전이 단계)의 형성, 다수의 G-PII와 소수의 준안정 단계의 조합, 준안정 단계의 안정 단계로의 변환 단계와 두 번째 단계 입자의 집합. 노화치료는 크게 자연노화와 인공노화 두 가지로 나눌 수 있습니다. 자연노화란 상온에서 노화강화가 진행되는 노화를 말한다. 인공 노화는 다시 불완전 인공 노화, 완전 인공 노화, 과노화로 구분됩니다.

(IV) 사이클링 처리 사이클링 처리는 알루미늄 합금의 다소 특수한 열처리 방법입니다. 알루미늄 합금 주물은 영하의 특정 온도(예: -50°C, -70°C, -195°C)로 냉각되고 일정 기간 동안 해당 온도에서 유지됩니다. 그런 다음 주물을 350°C 미만으로 가열하면 합금의 중간 고용체 격자가 반복적으로 수축 및 팽창하고 각 위상의 결정립이 약간 이동하게 됩니다. 이를 수행하는 목적은 이러한 고용체의 결정 격자 내 원자 분리 영역과 금속간 화합물 입자를 보다 안정적인 상태로 만들어 제품 부품의 크기와 부피를 보다 안정적으로 만드는 목표를 달성하는 것입니다. 가열과 냉각을 반복하는 열처리 공정은 사용 시 높은 정밀도와 안정된 치수가 요구되는 부품에 적합합니다. 일반적으로 일반 주물은 일반적으로 이러한 처리를 거치지 않습니다. III. 열처리의 핵심 요소 #(I) 열처리 장비 요구 사항 열처리 장비는 알루미늄 합금의 열처리 공정에서 중요한 역할을 합니다. 첫째, 알루미늄합금의 담금질온도와 시효온도의 온도차 범위는 크지 않기 때문에 로 내부의 온도차는 ±5℃ 이내로 조절되어야 한다. 이는 알루미늄 합금의 담금질 온도가 합금 내 저융점 공융 성분의 융점에 가깝기 때문입니다. 온도 차이가 너무 크면 알루미늄 합금의 미세 구조가 고르지 않아 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 실제 생산 시 용광로 내부의 온도차가 ±5°C를 초과하면 부품별로 알루미늄 합금 주물의 고용 정도가 달라질 수 있으며 이는 강도 및 경도와 같은 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 둘째, 온도 측정 및 온도 제어 장비는 온도가 위의 오류 범위 내에 있는지 확인하기 위해 민감하고 정확해야 합니다. 온도 측정 및 온도 제어 기기의 정확도는 0.5등급보다 낮아서는 안됩니다. 이러한 방식으로 로 내부 온도를 정밀하게 제어하여 열처리 공정의 안정성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 고급 열처리 장비에는 용광로 내부 온도를 실시간으로 모니터링하고 미리 설정된 온도 곡선에 따라 자동 조정을 수행하여 알루미늄 합금 주조가 항상 온도를 유지할 수 있는 고정밀 온도 측정 및 온도 제어 장비가 장착되어 있습니다. 열처리 공정 중 적절한 온도 환경. 또한, 퍼니스 내부 각 구역의 온도는 1~2°C 범위 내에서 차이를 가지며 균일해야 합니다. 이 목표를 달성하기 위해 열처리 장비에는 일반적으로 로 내부의 뜨거운 공기가 고르게 흐르도록 순환 장치가 장착되어 알루미늄 합금 주물이 모든 부분에서 고르게 가열 및 냉각될 수 있습니다. 예를 들어, 일부 대형 알루미늄 합금 열처리로는 강제 순환 환기 시스템을 채택합니다. 고출력 팬은 알루미늄 합금 주물을 향해 뜨거운 공기를 고르게 불어 넣어 용광로 내부 각 구역의 온도를 작은 범위 내로 유지합니다. 담금질 탱크에는 물의 가열과 온도의 균일성을 보장하기 위한 가열 및 순환 장치도 있습니다. 담금질은 알루미늄 합금 열처리의 핵심 단계 중 하나이며, 담금질 매체의 온도 균일성은 주물의 냉각 효과와 기계적 특성에 직접적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 담금질 공정 중에 담금질 매체의 온도가 균일하지 않으면 부품마다 알루미늄 합금 주조의 냉각 속도가 달라져 내부 응력 및 고르지 못한 미세 구조와 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 담금질 탱크의 가열 및 순환 장치는 담금질 매체의 온도가 항상 적절한 범위 내에서 유지되도록 보장하여 담금질 효과와 주조 품질을 향상시킬 수 있습니다. 마지막으로 오염된 냉각수를 정기적으로 점검하고 교체해야 합니다. 담금질 과정에서 냉각수는 알루미늄 합금 주물 표면의 불순물과 산화물로 오염되어 냉각 효과와 주물의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 오염된 냉각수를 정기적으로 점검하고 교체하는 것은 열처리 품질을 보장하는 중요한 조치 중 하나입니다. 예를 들어, 일부 기업에서는 냉각수 관리에 대한 엄격한 규정을 수립하고 냉각수를 정기적으로 테스트 및 교체하여 담금질 공정의 원활한 진행을 보장합니다.

(II) 담금질 매체 담금질 매체는 열처리의 다양한 목적이나 효과를 달성하는 데 중요한 요소입니다. 담금질 매체의 냉각 속도가 높을수록 주조품의 냉각이 더 강해지고(빠르게) 금속 미세 구조에서 α 고용체의 과포화도가 높아져 기계적 특성이 좋아집니다. 캐스팅. 이는 Al의 α 고용체에 금속간 화합물 등 강화상이 많이 용해되기 때문이다. 예를 들어, 연구에 따르면 농도가 다른 PAG 담금질 액체를 사용하면 7249 알루미늄 합금의 기계적 특성, 분극 곡선 특성 및 입계 부식 특성에 서로 다른 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 30% PAG 담금질액으로 담금질한 합금은 최고의 강도와 가소성을 가지며 분극 과정에서 부식 전류가 적고 부식 속도가 낮습니다. 상대적으로 높은 강도와 ​​가소성을 보장하면서 입계 부식 저항성이 우수하며 전체 성능이 가장 좋습니다. 또 다른 예는 2519A 알루미늄 합금 시트의 경우 다양한 매체에서 담금질되고 사전 변형된 합금의 강도가 변형되지 않은 합금의 강도보다 높다는 것입니다. T8 상태에서 합금은 20°C의 물에서 담금질할 때 가장 높은 인장 강도를 갖습니다. 공기 중에서 담금질할 때 인장 강도가 가장 낮습니다. 한편, 다른 매체에서 담금질되고 사전 변형된 합금의 입계 부식 저항성 및 박리 부식 저항성은 변형되지 않은 합금보다 우수합니다. 20°C의 물에서 담금질한 합금은 입계 부식 및 박리 부식 저항성이 가장 우수하고, 공기 중에서 담금질한 합금은 입계 부식 및 박리 부식 저항성이 가장 낮습니다. 또한, 냉각수의 온도도 주조 알루미늄 합금의 기계적 특성에 영향을 미칩니다. 연구에 따르면 합금 시편의 강도와 경도는 담금질 수의 온도와 관련이 있으며 80°C에서 담금질하면 전체 성능이 가장 좋은 합금 재료를 얻을 수 있는 것으로 나타났습니다. 이 담금질 수온에서 합금 시편의 파괴 형태는 주로 국부적인 분열을 동반하는 연성 파괴이며 합금은 상대적으로 좋은 기계적 특성을 나타냅니다.

(III) 온도 측정 및 온도 조절 기기 및 재료

온도 측정 및 온도 제어 기기의 정확도는 0.5등급보다 낮아서는 안됩니다. 열처리 가열로는 자동 기록, 자동 경보, 자동 전원 차단, 전원 복구 등의 기능을 갖춘 온도를 자동으로 측정 및 제어할 수 있는 장치 및 기구를 갖추어 온도 표시 및 용광로의 제어가 정확하고 온도가 균일합니다.

고정밀 온도 측정 및 온도 제어 장비는 로 내부 온도를 실시간으로 정확하게 모니터링하고 열처리 과정에서 온도가 항상 적절한 범위 내에 있는지 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 퍼니스 내부 온도가 미리 설정된 범위를 초과하면 자동 경보 장치가 적시에 경보를 울려 운영자에게 조정을 상기시킵니다. 자동 전원 차단 및 전원 복구 장치는 온도가 이상하거나 기타 고장이 발생하는 경우 적시에 전원 공급을 차단하여 장비 및 작업물의 안전을 보호합니다. 문제가 해결되면 열처리 공정의 연속성을 보장하기 위해 전원 공급 장치가 자동으로 복원됩니다.

자동 기록 장치는 열처리 공정 중 온도 변화를 기록하여 후속 품질 분석 및 공정 최적화를 위한 데이터 지원을 제공합니다. 예를 들어, 온도 기록 곡선을 분석함으로써 다양한 단계의 온도 변화 추세를 이해하고, 가능한 문제를 찾아내고, 목표한 조정 및 개선을 수행할 수 있습니다.

이러한 자동 온도 조절 장치의 기능은 열처리의 정밀도와 안정성을 향상시키고, 인적 요소의 간섭을 줄이고, 알루미늄 합금 주물이 열처리 과정에서 균일한 미세 구조와 특성을 얻을 수 있도록 보장하고, 품질과 신뢰성을 향상시키는 데 있습니다. 제품의.

IV. 알루미늄 합금 강화 방법

(I) 업무 강화

가공 강화는 합금이 소성 변형을 통해 높은 강도를 얻는 방법입니다. 합금의 가공 강화의 본질은 소성 변형 중에 전위 밀도를 높이는 데 있습니다. 금속이 심하게 변형된 후 전위 밀도는 cm²당 10⁶에서 cm²당 101² 이상으로 증가할 수 있습니다. 합금의 전위 밀도가 높을수록 슬립 과정에서 계속 변형되는 전위가 서로 교차할 기회가 많아지고, 전위 사이의 저항도 커집니다. 결과적으로 변형 저항도 증가하여 합금이 강화됩니다.

가공 강화 정도는 변형률, 변형 온도, 합금 자체의 성질에 따라 달라집니다. 동일한 온도에서 냉간 변형을 겪는 동일한 합금 재료의 경우 변형률이 높을수록 강도는 높아지지만 변형률이 증가함에 따라 소성은 감소합니다. 변형 온도가 상대적으로 낮으면 전위의 이동성이 좋지 않습니다. 변형 후 대부분의 탈구는 무질서하고 불규칙하게 분포되어 전위 엉킴을 형성합니다. 이때 합금의 강화 효과는 좋지만 가소성도 크게 감소합니다. 변형 온도가 상대적으로 높으면 전위의 이동도가 커지고 교차 미끄러짐이 발생합니다. 전위는 국부적으로 모여서 엉켜 전위 클러스터를 형성하고 하부 구조와 그 강화가 나타날 수 있습니다. 이때 강화 효과는 냉간 변형만큼 좋지는 않지만 소성 손실은 상대적으로 적습니다.

(II) 용액 강화

순수 알루미늄에 합금원소를 첨가하여 알루미늄계 고용체를 형성하는데, 이는 격자왜곡을 일으키고 전위의 이동을 방해하여 용체강화 및 강도를 높이는 역할을 한다. Al-Cu, Al-Mg, Al-Si, Al-Zn 및 Al-Mn과 같은 이원 합금은 일반적으로 제한된 고용체를 형성할 수 있으며 모두 상대적으로 큰 제한 용해도를 가지므로 상당한 용액 강화 효과를 갖습니다.

예를 들어, 스칸듐 함유 초고강도 알루미늄 합금에서 Sc 원소는 일반적인 첨가제로 Sc-Al 고용체를 형성하여 알루미늄 합금의 강도와 인성을 향상시킬 수 있습니다. 한편, Ti, Zr과 같은 원소를 적정량 첨가하면 강화 용액 과정을 효과적으로 촉진할 수도 있습니다. Sc 요소와의 상호 작용을 통해 다단계 및 다단계 복합 강화 시스템이 형성될 수 있습니다.

(III) 헤테로상 ​​강화

알루미늄 합금의 헤테로상은 일반적으로 단단하고 부서지기 쉬운 금속간 화합물입니다. 이는 합금의 전위 이동을 방해하고 합금을 강화합니다. 예를 들어, Sc를 함유한 초고강도 알루미늄 합금의 경우 적절한 강화 용체화 처리를 통해 알루미늄 합금의 내식성과 고온 성능도 향상시킬 수 있습니다. 그러나 이종상의 수가 너무 많으면 강도와 가소성이 모두 감소합니다. 헤테로상의 조성과 구조가 복잡할수록 융점이 높을수록 고온 열 안정성이 좋아집니다.

(IV) 분산 강화

분산상 입자의 크기가 작을수록, 분포가 균일할수록 강화 효과는 더 좋습니다. 예를 들어, 알루미늄 합금에 미세한 분산 상 입자를 추가하면 전위의 이동을 방해하고 합금의 강도와 경도를 향상시킬 수 있습니다.

(V) 석출강화

합금이 용액 처리 온도에서 어닐링되면 합금 원소가 매트릭스에 용해되어 과포화 고용체를 형성합니다. 이어서, 과포화 고용체를 급냉시켜 합금원소의 확산 및 석출을 방지하기 위해 담금질을 실시한다. 노화 과정에서 합금 원소는 과포화 고용체로부터 침전되어 미세하고 분산된 2차 상 입자를 형성합니다. 이러한 입자는 일반적으로 합금-원소-풍부 화합물 또는 금속간 화합물이며 크기, 모양 및 분포는 합금의 강도와 경도에 상당한 영향을 미칩니다.

(VI) 결정립계 강화

노화 과정에서 석출된 상은 결정립계에 침전되어 결정립계 침전 영역을 형성하는 경향이 있습니다. 결정립계 석출대는 결정립계 미끄럼을 방지하고 결정립계의 전단저항을 향상시켜 합금의 전체적인 강도를 증가시킨다. 동시에, 석출된 상은 하위 입자 경계에도 석출되어 하위 입자 경계를 강화하고 합금의 전반적인 기계적 특성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

(VII) 복합 강화

실제 적용에서는 일반적으로 여러 강화 방법이 동시에 작동합니다. 예를 들어, Sc를 함유한 초고강도 알루미늄 합금의 경우 첨가제 유형, 가열 온도 및 시간과 같은 매개변수를 최적화하여 용액을 강화하면 알루미늄 합금의 강도와 인성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 동시에 용액을 강화하면 알루미늄 합금의 내식성과 고온 성능도 향상시킬 수 있습니다. 미래에는 다양한 첨가제를 통해 강화된 Sc를 함유한 초고강도 알루미늄 합금의 미세구조 및 특성뿐만 아니라 복합 서비스에서 Sc를 함유한 초고강도 알루미늄 합금의 기계적 특성 및 내식성 특성을 연구할 예정입니다. 환경에 대해 더 자세히 연구할 수 있습니다.

V. 특정 합금의 특성에 대한 열처리의 영향

(I) 2024 합금의 미세조직 및 특성에 미치는 영향

2024 합금은 고강도 및 경도 Al - Cu - Mg 계열 알루미늄 합금에 속하며 항공우주 산업에서 널리 사용됩니다. 용체화 처리 및 시효 처리는 2024 합금의 가소성, 강도 및 내식성에 중요한 영향을 미칩니다.

용체화 처리 동안 첫 번째 샘플 그룹은 용체화 처리되었으며 다양한 온도에서 유지되었습니다. 결과는 합금이 특정 온도(예: 500°C)에서 50분 동안 용체화 처리된 후 합금의 가용성 상이 완전히 용해되어 후속 시효 처리를 위한 기반을 마련할 수 있음을 보여주었습니다. 용체화 처리는 합금 내의 원소 분포를 조정할 수 있으며, 결정립 경계 내 및 결정립 내부에 Cu 및 Mg와 같은 고용 원소를 고르게 분포시켜 과포화 고용체를 형성함으로써 합금의 강도와 경도를 증가시킬 수 있습니다. 동시에 용체화 처리는 합금의 가소성을 향상시킬 수도 있습니다. 연구 데이터에 따르면 용체화 처리 후 2024 합금의 가소성은 어느 정도 향상될 수 있습니다.

2024 합금의 특성에 대한 시효 처리의 영향 또한 매우 중요합니다. 세 번째 그룹의 샘플은 먼저 용체화 처리된 후 다양한 온도에서 장기간 노화 열처리를 거쳤습니다. 실험에 따르면 합금은 180°C에서 10시간 동안 인공 노화한 후 최고의 미세 구조와 특성을 얻을 수 있으며 경도는 81.3 HRB에 도달할 수 있습니다. 노화 처리 과정에서 불안정한 과포화 고용체는 분해되고, 2차 상 입자는 과포화 고용체로부터 침전되어 α(Al) 알루미늄 입자 주위에 분포되어 강화 효과를 생성합니다. 2024와 같은 합금의 자연 시효는 상온에서 석출 강화 효과를 발생시켜 합금의 강도를 증가시킬 수 있습니다. 동시에 시효 처리는 합금의 내식성을 향상시킬 수도 있습니다. 미세한 결함과 표면 산화층을 제거함으로써 합금의 표면 품질이 향상되어 균일하고 치밀한 산화막이 형성되어 합금의 내식성이 향상됩니다.

(II) 7075 합금의 미세 구조 및 특성에 대한 영향 단일 단계 시효는 7075 합금의 섬유 구조, 2상 입자 형성, 미세 경도 및 피크 강도에 중요한 영향을 미칩니다. 120°C 단일 단계 노화 방식에서 다양한 노화 시간에 따른 샘플의 경도, 항복 강도, 인장 강도, 연신율 및 면적 감소를 측정함으로써 7075 알루미늄 합금이 강도와 강도의 최상의 조합을 얻을 수 있음이 밝혀졌습니다. 120°C에서 24시간 동안 숙성시켰을 때의 가소성. 2단계 시효 직교 실험을 통해 7075 알루미늄 합금의 2단계 시효 처리의 경우 사전 시효 온도는 140°C, 유지 시간은 4시간, 2단계 시효 온도는 2단계 시효 온도임을 알 수 있었다. 온도는 140°C~160°C이고 유지 시간은 10시간이었습니다. 이 처리 과정을 통해 더 포괄적인 특성을 지닌 제품을 얻을 수 있습니다. 단일 단계 노화 과정에서 7075 합금의 섬유 구조가 변경됩니다. 시효시간이 길어질수록 섬유구조는 점차 조밀해지며, 이는 합금의 강도를 향상시키는데 유리하다. 동시에 두 번째 상 입자도 점차적으로 형성됩니다. 이러한 2차 상 입자는 합금의 전위 이동을 방해하고 합금을 강화합니다. 예를 들어, MgZn2 및 Al2Mg3Zn3은 알루미늄에 대한 높은 용해도와 명백한 온도 관련 관계를 가지며 강력한 시효 경화 효과를 갖습니다. 단일 단계 노화는 또한 7075 합금의 미세 경도와 피크 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 숙성시간이 길어질수록 미세경도는 지속적으로 증가하며, 일정 시간이 지나면 경도가 안정되는 경향을 보인다. 피크 강도도 노화 과정에서 점차 증가합니다. 이는 시효 처리를 통해 합금의 강화 성분이 최대로 용해되어 실온까지 고정된 상태로 유지되어 합금의 강도가 증가하기 때문입니다.

6. 용접후열처리 (1) 용접후열처리가 강도 및 인성에 미치는 영향 열처리강화 알루미늄 합금의 경우, 용접 후 모재의 열영향부의 강도를 회복하기 위해 다시 열처리를 실시할 수 있습니다. 원래의 힘에 가까운 수준으로. 일반적으로 접합 실패는 일반적으로 용접의 융합 영역에서 발생합니다. 용접 후 열처리를 다시 수행한 후 용접 금속의 강도는 주로 사용된 용가재에 따라 달라집니다. 용가재의 조성이 모재의 조성과 다른 경우, 용가재에 의한 모재의 희석 정도에 따라 강도가 달라집니다. 최고의 강도는 용접 금속에 사용되는 열처리와 호환됩니다. 용접 후 열처리는 강도를 증가시키지만 용접 인성은 약간 손실될 수 있습니다. 용접부 근처의 석출과 융합 영역의 결정립 경계의 용융으로 인해 일부 열처리 강화 알루미늄 합금 용접부의 인성은 매우 열악합니다. 상황이 그다지 심각하지 않은 경우 용접 후 열처리를 통해 용해성 성분을 재용해시켜 보다 균일한 구조를 얻고 인성을 약간 향상시키며 강도를 크게 높일 수 있습니다. 예를 들어, 6061 알루미늄 합금을 T4(용체화 처리 + 자연 시효) 열처리 상태에서 용접한 후 용접 후 T6(용체화 처리 + 인공 처리)로 처리하면 용접 강도는 280MPa에 도달할 수 있습니다. T6 처리에는 알루미늄 합금을 535 ± 5 °C로 가열하고 6시간 동안 유지한 다음 80 ± 10 °C의 물에서 담금질하는 과정이 포함되며, 담금질 시간은 5분 이상입니다. 그런 다음 165 ± 5 °C의 저온로에서 4 ± 0.5시간 동안 숙성됩니다. 처리 후 경도는 일반적으로 HB80 - 90에 도달하고 신장률은 8%보다 크며 인장 강도는 250 - 290 MPa에 이릅니다. 6082 - T6 알루미늄 합금 용접 조인트에 대해 두 가지 열처리 방법, 즉 용액 + 시효 및 시효가 수행되었습니다. 미처리된 6082-T6 용접 이음부의 인장강도는 225MPa였으며, 파단 위치는 열영향부에 있었고, 접합부의 가장 낮은 경도값은 열영향부에 있었습니다. 시효 처리 후, 6082 - T6 용접 조인트의 강화상 분포가 더 균일했고, 용접부의 미세 구조에 뚜렷한 변화가 없었으며, 융합부와 열 영향부의 미세 구조가 약간 감소했습니다. 세련된. 인장 강도는 264 MPa였으며, 파괴 위치는 여전히 열 영향부에 있었고 접합의 가장 낮은 경도 값은 여전히 ​​열 영향부에 있었습니다. 용체화+시효 처리 후 6082-T6 용접 이음부에 미세한 강화상이 재석출되어 융착부 및 열영향부의 미세조직이 현저히 미세화되었으며 인장강도가 302MPa로 증가하여 파단이 발생하였다. 용접부에서는 경도값이 미처리 6082-T6 용접부보다 유의하게 높게 나타났으며, 용접부에서 경도값이 가장 낮은 것으로 나타났다.

(II) 핵심 기술 포인트 1. 보온 문제: 핵심 기술은 보온 문제에 있습니다. 과정을 따르는 것이 중요합니다. 고온로(용액로)에서 물 담금질로의 전환은 가능한 한 빨라야 합니다. 그렇지 않으면 용액 효과가 영향을 받고 궁극적으로 열처리 효과도 영향을 받게 됩니다. 2. 잔류물 제거: 용접 부품 용접 후, 가스 용접 또는 코팅 전극 용접을 사용하는 경우 육안 검사 및 용접 전 용접 양면의 잔류 플럭스 및 슬래그를 적시에 제거해야 합니다. 용접의 비파괴 테스트. 이는 슬래그와 잔여 플럭스가 용접부와 표면을 부식시키는 것을 방지하고 부정적인 결과를 방지하기 위한 것입니다. 일반적으로 사용되는 용접 후 청소 방법에는 60°C~80°C의 뜨거운 물에서 문지르는 작업이 포함됩니다. 질량 분율이 2% - 3%인 중크롬산칼륨(K2Cr2O7) 또는 무수 크롬산(CrO3)에 담그는 단계; 그런 다음 60°C~80°C의 뜨거운 물로 세척합니다. 건조 오븐에서 건조하거나 자연 건조합니다. 잔류 플럭스 제거 효과를 테스트하기 위해 용접된 부분의 용접부에 증류수를 떨어뜨린 다음 증류수를 수집하여 5% 질산 용액이 들어 있는 작은 시험관에 떨어뜨립니다. 흰색 침전물이 있으면 남은 플럭스가 완전히 제거되지 않았음을 나타냅니다. 3. 용접 부품의 표면 처리: 적절한 용접 공정과 올바른 작업 기술을 통해 용접 후 알루미늄 및 알루미늄 합금의 용접 이음새 표면은 균일하고 부드러운 물결 모양을 갖습니다. 알루미늄 가공물의 표면 품질을 향상시키기 위해 아노다이징 처리, 기계적 연마 등을 수행할 수 있습니다. 그러나 알루미늄 및 알루미늄 합금은 상대적으로 마찰 계수가 높은 연질 금속입니다. 연삭 공정 중에 과열이 발생하면 용접 부품이 변형되거나 결정립 경계가 파손될 수 있습니다. 이를 위해서는 연마 과정에서 충분한 윤활이 필요하며, 금속 표면에 가해지는 압력도 최소화되어야 합니다. Ⅶ. 새로운 열처리 방법 및 성능 개선 접근법 (1) 계면 대체 및 분산 전략 천진대학교 재료공학부 허춘년(He Chunnian) 교수팀은 '계면 대체' 분산 전략을 혁신적으로 제안하고 단일 입자 수준을 성공적으로 달성했다. 알루미늄 합금에 약 5nm의 산화물 입자가 균일하게 분포되어 있습니다. 이 전략으로 제조된 산화물 분산 강화 알루미늄 합금은 여전히 ​​전례 없는 인장 강도(약 200MPa)와 500°C의 높은 온도에서 고온 크리프 저항성을 나타냅니다. 항공우주 등 현재 분야에서 가장 큰 관심사인 300°C~500°C의 온도 범위에서 기존 알루미늄 합금의 기계적 특성이 급격히 저하되는 반면, 이 전략으로 제조된 알루미늄 합금은 최고 수준의 기계적 특성을 훨씬 뛰어넘습니다. 국제적으로 보고된 알루미늄 기반 재료. 그들은 먼저 금속염 전구체가 분해되는 동안 자기 조립 효과를 이용하여 몇 층의 흑연으로 코팅된 초미세 산화물 입자를 제조했습니다. 나노입자 사이의 더 강한 화학적 결합 결합은 흑연-코팅 층 사이의 더 약한 반 데르 발스 힘 결합으로 대체되어 나노입자 사이의 접착력을 2~3배 감소시켰습니다. 이를 바탕으로 간단한 기계적 볼-밀링-분말-야금 공정을 통해 알루미늄 매트릭스에 단일 입자 수준의 초미세 산화물 입자를 높은 부피분율(8%의 부피분율)로 균일하게 분산시키는 것을 이루었으며, 알루미늄 합금은 매우 뛰어난 고온 기계적 성질과 고온 크리프 저항성을 나타냈다. 300°C와 500°C에서 이 재료의 인장 강도는 각각 420MPa와 200MPa입니다. 500°C 및 80 MPa의 크리프 조건에서 정상 상태 크리프 속도는 10⁻⁷ s⁻1입니다. 이번 연구는 금속 경량화를 향상시키는 초미세 나노입자의 뛰어난 내열 메커니즘을 밝히고, 경량화, 고강도, 내열성 금속재료 개발과 항공우주, 운송 및 기타 분야에서의 응용에 대한 새로운 아이디어를 제시한다. (2) 전기 펄스 처리 기술 2015년 길림대학교 Xu Xiaofeng은 알루미늄 합금에 대한 전기 펄스 처리 기술(EPT)을 제안했습니다. 이 기술은 순간적인 고에너지 입력에 의존하여 7075 알루미늄 합금의 용해 시간을 220ms로 단축합니다. 전기 펄스 처리 기술은 7075 알루미늄 합금의 용액 공정을 크게 가속화할 수 있습니다. 기존 용액법과 비교하여 펄스 전류를 처리한 시료의 과포화도는 약간 낮으나, 펄스 전류 처리에 따른 결정립 미세화와 석출물-상 미세화의 복합 효과가 우수하고 인공 시효 후 강도가 더 우수합니다. 기존 T6 처리 샘플에 비해 높은 수치를 보였다. 또한, 펄스 전류 처리의 공정 시간은 1초 미만이므로 열처리 공정 중 재료의 변형 및 산화를 피할 수 있습니다. SST(용체화 처리) 및 EPT 후, 광학 미세 조직도를 보면 합금에 재결정이 발생한 것을 알 수 있습니다. 펄스 전류로 처리된 샘플의 입자 크기는 15μm에 불과한 반면, 기존 솔루션 샘플의 입자 크기는 53μm입니다. 용체화 처리 및 펄스 전류 처리 후 합금의 인장 강도 및 연신율이 향상되었습니다. 인공 시효 후 펄스 전류로 처리된 합금은 강도가 더 높고 연신율 손실이 적습니다. 펄스 전류 처리 후의 미세한 입자 구조가 합금의 강도에 추가적인 기여를 한다고 볼 수 있습니다.

(III) 극저온 처리 극저온 처리는 알루미늄 합금의 잔류 응력을 제거할 뿐만 아니라 합금의 치수 안정성을 향상시키고 가공 변형을 줄일 수 있습니다. 극저온 처리는 강도, 가소성 및 충격 인성과 같은 알루미늄 합금의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, DJL(Dejieli) 일체형 극저온 템퍼링로를 사용하여 알루미늄 합금을 고온-저온 사이클 고온-저온 처리한 후 알루미늄 합금의 잔류 응력 값이 크게 감소하고, 알루미늄 합금은 최대 50% 이상 감소될 수 있습니다. DJL 통합 극저온 템퍼링로를 사용하여 알루미늄 합금을 극저온 처리하면 알루미늄 합금 제품의 가공 변형을 효과적으로 줄이고 제품 가공 수율을 향상시킬 수 있습니다. 극저온 처리는 알루미늄 합금 부품 내부의 잔류 응력을 효과적으로 줄이고, 알루미늄 합금의 치수 안정성과 정밀도를 향상시키며, 나중에 사용하는 동안 변형을 방지할 수 있습니다. 1회 시술보다 여러 번의 온냉 사이클 시술이 효과가 더 좋으며, 일반적으로 권장되는 횟수는 2~3회입니다.