《铝加工》2010年第4期总第195期学术综论

2024铝合金的均匀化热处理研究

刘成，罗兵辉，王

聪，杨磊

（中南大学材料科学与工程学院，长沙410083）

摘要：采用光学显微镜（OM）、差热分析（DSC）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）和X射线衍射（XRD）等方法，研究2024铝合金铸态与均匀化态的显微组织演化和成分分布。结果表明：2024铝合金的铸态组织枝晶偏析严重，在晶界存在很多低熔点共晶相，Cu，Mg和Mn元素在晶内及晶界分布不均匀；经过均匀化处理后，合金组织中的非平衡相逐渐溶解，各组元分布趋于均匀；该合金的过烧温度为503.1℃，合理均匀化制度为495℃,24h，该制度与均匀化动力学方程得到的结论基本一致。关键词：2024铝合金；显微组织；均匀化处理；动力学中图分类号：TG1660.3

文献标识码：A

文章编号：1005-4898（2010）04-0008-07

大量研究表明[1～3]：合金在凝固时都存在枝晶偏析，在晶界和晶内各组元分布不均匀，必须通过均

匀化处理消除或降低铸锭晶体内化学成分和组织的不均匀性。均匀化处理能促进合金中低熔点可溶解共晶相完全或接近完全溶解，减少第二相的体积百分数，使合金铸锭化学成分分布趋于均匀，组织达到或接近平衡状态，提高合金元素在基体中的固溶度，同时改善合金的塑性，提高合金的强度，最终改善合金的加工性能及使用性能[4～6]。

2024铝合金由于强度高、比重低、耐热性好等优点,主要用作飞机蒙皮、骨架、肋梁、隔框及卫星等航天器上要求承受高循环载荷的结构件，已成为航空工业中使用最为广泛的铝合金材料之一。目前为止，国内外有关2024铝合金的研究已有大量报道：李晗等利用正交试验研究了热处理对2024铝合金薄板力学性能的影响，提出了2024-T62态较优的热处理工艺参数。王轶农等研究了冷轧态2024铝合金的再结晶织构及晶界特征分布。NINGAi-lin[10]等研究了固溶后大冷变形对2024铝合金析出及性能的影响。F.M.Khoshnaw[11]等研究了时效温度和时间对2024铝合金剥落腐蚀性能的影响。熊少敏[12]等研究了2024铝合金中的沉淀相对其PLC效应的影响。Jones,K[13～14]等对2024铝合金的腐蚀疲劳及裂纹扩展行为进行了研究。而有关2024铝合金均匀化处理前后显微组织变化、成分变化和均

匀化动力学的系统研究鲜有报道。在此，本文作者利用OM、DSC、SEM、XRD等手段研究了2024铝合金铸态和均匀化处理后的显微组织及成分变化，得到最佳均匀化工艺，并导出均匀化动力学方程，同时，也对实验所得均匀化工艺进行了验证。以期为优化2024铝合金均匀化工艺，指导实际生产提供理论及参考依据。

1实验材料及方法

实验用材料为东北轻合金有限责任公司提供的2024铝合金铸锭，其主要化学成分（质量分数/%）为Cu3.8～4.9，Mg1.2～1.8，Mn0.3～0.9，Al余量。铸锭尺寸为85mm×300mm×200mm。利用线切割将铸锭切割成15mm×15mm×10mm(长×宽×高)的小块试样。小块试样分别在465℃、480℃、495℃、505℃、515℃下进行均匀化处理，处理时间为24h。在选定的最佳均匀化温度下分别处理12h、24h、48h和72h。均匀化处理所用设备为程序控温SX-4-50箱式电阻炉，温度误差±2℃。采用POLYVER-MET显微镜观测金相组织，金相试样采用Kellers试剂腐蚀；Sirion200场发射扫描电镜观察铸锭枝晶组织、定性观测枝晶网络溶解程度和残留相的大小、数量和分布特征。采用日本理学G/max2500X射线衍射仪分析合金中第二相。第二相组成分析采用Sirion200扫描电镜上配套的EDX设备

作者简介：刘成（1984-），男，湖北赤壁人，硕士研究生，从事耐蚀及高强铝合金研究。收稿日期：2010-05-10

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