热处理对新型耐热alti合金腐蚀性能的影响【字数：10748】
摘 要耐热铝合金由于具有低密度、低价格、良好的耐热和中温性能, 在航空、航天等工业领域得到了广泛应用。其中Al-Ti合金是耐热新型铝合金，具有较好的高温强度，在很多方面有潜在应用价值。随着各领域的快速发展，对Al-Ti合金的性能要求也越来越高，研究提高其腐蚀性能具有重要意义。本文以新型耐热Al-0.5Ti合金为研究对象，并对其进行固溶处理，分别通过晶间腐蚀实验、剥落腐蚀实验、全浸腐蚀实验，研究不同固溶处理对该系耐热铝合金微观组织与抗腐蚀性能的影响，得出最佳的固溶处理工艺。研究发现，经过不同时间固溶处理的试样中，固溶2h晶间腐蚀最浅，固溶1.5h晶间腐蚀最深，固溶1h介于二者之间；固溶2h剥落腐蚀最浅，固溶1.5h剥落腐蚀最深，固溶1h介于二者之间；全浸腐蚀96h，固溶1h腐蚀速率最慢，耐蚀效果最好，2h次之；全浸腐蚀192h，固溶1.5h腐蚀速率最慢，耐蚀效果最好，2h次之。则经过2h固溶处理后，Al-0.5Ti合金耐腐蚀性能最好。
目 录
1.绪论 1
1.1 耐热铝合金简介 1
1.2 AlTi合金的热处理工艺 1
1.2.1 固溶处理 2
1.2.2 时效处理 3
1.3 铝及其合金腐蚀形式 4
1.3.1 AlTi合金的晶间腐蚀 4
1.3.2 AlTi合金的剥落腐蚀 4
1.3.3 AlTi合金的全浸腐蚀 5
1.4本论文研究的意义及主要内容 5
2.实验部分 6
2.1实验材料 6
2.2实验仪器及设备 6
2.2.1坩埚电阻炉SG512A 6
2.2.2马弗炉 7
2.2.3数显恒温水浴锅HH4 7
2.2.4蔡司倒置金相显微镜 8
2.2.5扫描电子显微镜 8
2.3合金熔炼及试样制备 9
2.4实验方法 9
2.4.1材料的热处理 9
2.4.2金相组织观察 10
2.4.3晶间腐蚀实验 10
2.4.4剥落腐蚀实验 10
2.4.5全浸腐蚀实验 11
2.4.6 SEM组织观 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
察 11
3.实验结果与分析 12
3.1 AlTi合金固溶处理组织分析 12
3.2 固溶处理对AlTi合金晶间腐蚀的影响 13
3.3 固溶处理对AlTi合金剥落腐蚀的影响 17
3.4 固溶处理对AlTi合金全浸腐蚀的影响 22
4.结论 24
参考文献 25
致谢 26
1.绪论
1.1 耐热铝合金简介
耐热铝合金是指能在较高温度下使用而不软化变形的铝合金，通过固溶强化、过剩相强化和晶间强化等途径可以有效提高铝合金的热强性。其特点有抗儒变性能好、破坏能力强、密度低和导热性好等。因此在很多行业得到大量运用，例如汽车工业、航空航天、军事武器、船舶工程等。
传统耐热铝合金一般可分为铸造耐热铝合金和变形耐热铝合金。铸造耐热铝合金可分为AlSi系和AlCu系。对于AlSi系合金，其中铸造AlSiMg系合金耐热性低，其工作温度低于185℃；其中铸造AlSiCuMg系合金, 存在耐热性好的W相，其工作温度可在200℃～225℃范围内。对于AlCu系合金，常用作于250℃～350℃的工作环境中，该系合金可以进行热处理强化, 不仅具有很高的室温机械性能, 而且其耐热性能也得到了大大提高，在各类铝合金中是最好的。
变形耐热铝合金可分为 AlCuMgAg 系列、AlCuMgFeNi 系列和AlCuMn 系列。对于AlCuMgFeNi系耐热铝合金, 工作温度在150℃～225℃范围内，可作为高温工作零件应用在航空工业中做叶片、叶轮及盘等；对于AlCuMn系耐热铝合金，其挤压和模锻制品可在200℃～300℃的环境下工作, 可将板材用做常温和高温使用的焊接件。
近些年，一系列AlFe、AlCr、AlTi 等新型耐热铝合金应运而生，它们是一种在快速凝固技术基础上发展起来的耐热铝合金，主要是以AlFe、AlCr、AlT作为基体，然后在这些合金系列中适当添加一些V、Mn、Nb、W、Zr、Mo、Ce 等元素，经过快速凝固的方式在铝合金中产生过饱和固溶体，然后进行热处理使其析出细小弥散的亚稳态强化相，强化了基体与晶界，使得合金的高温强度提高，从而进一步提高了合金的耐热性能。
1.2 AlTi合金的热处理工艺
根据温度控制的变化，热处理工艺总结为加热、保温、 冷却三个过程。 对于同一种金属采用不同的热处理工艺，可以获得不同的组织，从而具有不同的力学性能及腐蚀性能。加热是热处理工艺的第一个步骤，有直接加热和间接加热，在加热过程中，为保护金属工件不受大气中氧气、一氧化碳等气体影响而发生氧化、脱碳等现象，加热环境要确保可控，加热装置要具备气氛保护功能，比如利用熔融盐或者真空环境进行加热，也可通过涂层或包装来完成。保温工序是在一定的技术规范指导下，在确保加热温度和精准控制下，让加热之后的金属工件保持一定的温度，通常会在相变温度以上进行加热以获得所需的结构。将金属工件表面加热到符合要求的温度并保持在一定的时间间隔之内，以确保工件内部与外部温度能够保持一致，从而使金属结构能够实现完全转变，这段时间间隔在热处理工艺规范中称为保温时间。热处理的另一个重要工序是冷却过程，不同的热处理工艺，冷却方式不同，冷却速度各不相同，冷却速度的控制是冷却环节的关键，其中，退火最慢，正火较快，淬火最快，但是由于金属材质的不同，其要求也不同。
本论文通过对新型耐热AlTi合金进行不同的热处理方法研究对其腐蚀性能的影响。如不同时间的固溶处理、预变形时效处理，可使合金获得一定的物理化学性能，提高耐蚀性能，以满足不同服役条件下的特定的使用要求，其研究具有重要意义。
表11 常用铝合金的热处理工艺规范表
/
1.2.1 固溶处理
将合金加热到高温奥氏体区保温一定时间，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后急速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺称为为固溶处理。其固溶处理示意图如图11所示：
/
图11 固溶处理示意图
在进行固溶处理时，应注意两点问题：（1）固溶温度。固溶温度应使强化相最大限度地溶入固溶体中，但又要防止过烧，虽然温度越高，强化效果越好，但是如果温度太高，则会产生过烧现象，降低合金力学性能及耐蚀性能；（2）淬火转移时间。将工件从加热炉转移至淬火介质里所用的时间叫做淬火转移时间，若转移时间过长，在淬火前过饱和固溶体将发生分解，导致时效后强度降低，耐蚀性能变差。
目 录
1.绪论 1
1.1 耐热铝合金简介 1
1.2 AlTi合金的热处理工艺 1
1.2.1 固溶处理 2
1.2.2 时效处理 3
1.3 铝及其合金腐蚀形式 4
1.3.1 AlTi合金的晶间腐蚀 4
1.3.2 AlTi合金的剥落腐蚀 4
1.3.3 AlTi合金的全浸腐蚀 5
1.4本论文研究的意义及主要内容 5
2.实验部分 6
2.1实验材料 6
2.2实验仪器及设备 6
2.2.1坩埚电阻炉SG512A 6
2.2.2马弗炉 7
2.2.3数显恒温水浴锅HH4 7
2.2.4蔡司倒置金相显微镜 8
2.2.5扫描电子显微镜 8
2.3合金熔炼及试样制备 9
2.4实验方法 9
2.4.1材料的热处理 9
2.4.2金相组织观察 10
2.4.3晶间腐蚀实验 10
2.4.4剥落腐蚀实验 10
2.4.5全浸腐蚀实验 11
2.4.6 SEM组织观 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
察 11
3.实验结果与分析 12
3.1 AlTi合金固溶处理组织分析 12
3.2 固溶处理对AlTi合金晶间腐蚀的影响 13
3.3 固溶处理对AlTi合金剥落腐蚀的影响 17
3.4 固溶处理对AlTi合金全浸腐蚀的影响 22
4.结论 24
参考文献 25
致谢 26
1.绪论
1.1 耐热铝合金简介
耐热铝合金是指能在较高温度下使用而不软化变形的铝合金，通过固溶强化、过剩相强化和晶间强化等途径可以有效提高铝合金的热强性。其特点有抗儒变性能好、破坏能力强、密度低和导热性好等。因此在很多行业得到大量运用，例如汽车工业、航空航天、军事武器、船舶工程等。
传统耐热铝合金一般可分为铸造耐热铝合金和变形耐热铝合金。铸造耐热铝合金可分为AlSi系和AlCu系。对于AlSi系合金，其中铸造AlSiMg系合金耐热性低，其工作温度低于185℃；其中铸造AlSiCuMg系合金, 存在耐热性好的W相，其工作温度可在200℃～225℃范围内。对于AlCu系合金，常用作于250℃～350℃的工作环境中，该系合金可以进行热处理强化, 不仅具有很高的室温机械性能, 而且其耐热性能也得到了大大提高，在各类铝合金中是最好的。
变形耐热铝合金可分为 AlCuMgAg 系列、AlCuMgFeNi 系列和AlCuMn 系列。对于AlCuMgFeNi系耐热铝合金, 工作温度在150℃～225℃范围内，可作为高温工作零件应用在航空工业中做叶片、叶轮及盘等；对于AlCuMn系耐热铝合金，其挤压和模锻制品可在200℃～300℃的环境下工作, 可将板材用做常温和高温使用的焊接件。
近些年，一系列AlFe、AlCr、AlTi 等新型耐热铝合金应运而生，它们是一种在快速凝固技术基础上发展起来的耐热铝合金，主要是以AlFe、AlCr、AlT作为基体，然后在这些合金系列中适当添加一些V、Mn、Nb、W、Zr、Mo、Ce 等元素，经过快速凝固的方式在铝合金中产生过饱和固溶体，然后进行热处理使其析出细小弥散的亚稳态强化相，强化了基体与晶界，使得合金的高温强度提高，从而进一步提高了合金的耐热性能。
1.2 AlTi合金的热处理工艺
根据温度控制的变化，热处理工艺总结为加热、保温、 冷却三个过程。 对于同一种金属采用不同的热处理工艺，可以获得不同的组织，从而具有不同的力学性能及腐蚀性能。加热是热处理工艺的第一个步骤，有直接加热和间接加热，在加热过程中，为保护金属工件不受大气中氧气、一氧化碳等气体影响而发生氧化、脱碳等现象，加热环境要确保可控，加热装置要具备气氛保护功能，比如利用熔融盐或者真空环境进行加热，也可通过涂层或包装来完成。保温工序是在一定的技术规范指导下，在确保加热温度和精准控制下，让加热之后的金属工件保持一定的温度，通常会在相变温度以上进行加热以获得所需的结构。将金属工件表面加热到符合要求的温度并保持在一定的时间间隔之内，以确保工件内部与外部温度能够保持一致，从而使金属结构能够实现完全转变，这段时间间隔在热处理工艺规范中称为保温时间。热处理的另一个重要工序是冷却过程，不同的热处理工艺，冷却方式不同，冷却速度各不相同，冷却速度的控制是冷却环节的关键，其中，退火最慢，正火较快，淬火最快，但是由于金属材质的不同，其要求也不同。
本论文通过对新型耐热AlTi合金进行不同的热处理方法研究对其腐蚀性能的影响。如不同时间的固溶处理、预变形时效处理，可使合金获得一定的物理化学性能，提高耐蚀性能，以满足不同服役条件下的特定的使用要求，其研究具有重要意义。
表11 常用铝合金的热处理工艺规范表
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1.2.1 固溶处理
将合金加热到高温奥氏体区保温一定时间，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后急速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺称为为固溶处理。其固溶处理示意图如图11所示：
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图11 固溶处理示意图
在进行固溶处理时，应注意两点问题：（1）固溶温度。固溶温度应使强化相最大限度地溶入固溶体中，但又要防止过烧，虽然温度越高，强化效果越好，但是如果温度太高，则会产生过烧现象，降低合金力学性能及耐蚀性能；（2）淬火转移时间。将工件从加热炉转移至淬火介质里所用的时间叫做淬火转移时间，若转移时间过长，在淬火前过饱和固溶体将发生分解，导致时效后强度降低，耐蚀性能变差。
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