2024型铝合金的热处理

2024铝合金t351热处理工艺(一)2024铝合金t351热处理工艺热处理工艺概述2024铝合金是一种高强度、耐腐蚀性好的铝合金，常用于制造飞行器零件。

T351是它的一种热处理状态，其性能优于T4、T6状态。

T351状态的2024铝合金具有较高的强度和韧性，在高温环境下耐腐蚀性也很好。

热处理过程要获得T351状态的2024铝合金，需要进行完全热处理。

这个过程包括：1.固溶处理。

铝合金在480℃以下均为固溶状态，需要将其加热到520℃左右保温2-4小时，使合金中的元素均匀分布。

2.水淬。

将加热后的铝合金迅速放入冷却水中，使其快速冷却。

这个过程是为了保证合金中的元素不发生分解反应，维持其强度和韧性。

3.人工时效。

水淬后的铝合金通常需要在100-120℃下人工时效4-8小时，使其性能达到最佳状态。

时效可以改变铝合金中硬质颗粒的大小和形状，以达到调整强度和韧性的目的。

热处理注意事项热处理环境要严格控制，保证热处理过程中铝合金的温度、时间、均匀性和冷却速率等参数的精度和一致性。

特别要注意的是：1.固溶处理时，温度过高或保温时间过长都会使铝合金产生过量析出物和过强晶粒长大现象，从而降低了合金的强度和韧性；2.水淬过程中，铝合金长时间呆在水中，会引起急冷脆性和变形；3.时效过程中，温度和时间的不足或过多都会影响合金的性能。

热处理效果T351状态的2024铝合金具有较高的强度和韧性，在高温环境下耐腐蚀性也很好。

经过热处理后，合金中的硬质颗粒大小和形状可通过时效控制调整，以获得最佳的强度、韧性和抗腐蚀能力。

因此，热处理工艺对于2024铝合金的性能提升至关重要。

以上是关于2024铝合金T351热处理工艺的介绍，希望能对您有所帮助。

适用范围T351热处理状态适用于2024铝合金的各种加工工艺，特别是那些需要高强度和抗腐蚀性的应用场合，如航空航天、车辆制造、机械制造等领域。

热处理后的表面处理热处理后的表面需要进一步进行处理，以保证表面质量和对铝合金的保护。

铝合金热处理特点:众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。

然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。

但这种淬火后的合金，放置一段时间，强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。

淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。

时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100～200℃）内发生，称人工时效。

2024 铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。

这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。

由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。

硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。

淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。

淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。

沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。

沉淀硬化所要求的溶解度－温度关系，可用铝铜系的Al－4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。

对铝铜系富铝部分的二元相图，在548℃进行共晶转变L→α＋θ（Al2Cu）。

铜在α相中的极限溶解度5.65％（548℃），随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05％。

[3]2024合金属于Al-Cu-Mg系高强度硬铝合金，由于合金板带材的最佳淬火工艺，以达到改善合金性能，控制其具有强度高，耐热性好，成型性优良及耐损伤等特制淬火变形，提高产品质量的目的。

[4]高纯高强铝合金的固溶程度对其性能的影响十分强烈,尽可能地提高固溶程度是提高该类铝合金综合性能的一个有效途径。

[5]但是随温度升高，性能变化有一定的特点，控制升温的速度很关键，主要是由于要虑2024铝合金的共晶温度（504.98C ），高于共晶温度则发生了变化。

2024铝合金转变温度2024铝合金是一种常用的高强度铝合金，具有良好的可加工性和强韧性，在航空航天、汽车制造和机械工程等领域得到广泛应用。

其中一个重要的性能参数就是转变温度，即材料从固态转变为液态的温度。

本文将介绍2024铝合金的转变温度及其影响因素。

转变温度是材料学中的重要概念，它代表了材料从固态到液态的临界温度。

对于2024铝合金来说，其转变温度是在约477°C左右。

这意味着当温度超过477°C时，2024铝合金将开始熔化，从固态转变为液态。

2024铝合金的转变温度受到多种因素的影响。

首先，合金中的合金元素和杂质含量对转变温度有着重要影响。

合金元素的添加可以改变材料的晶体结构和化学成分，从而影响转变温度。

例如，铜和镁是2024铝合金中常见的合金元素，它们的含量会影响合金的熔点和转变温度。

材料的加工工艺也会对转变温度产生影响。

2024铝合金常用于高强度要求的结构件，因此在制造过程中需要进行热处理和冷加工等工艺。

这些工艺会改变铝合金的晶体结构和微观组织，从而对转变温度产生影响。

一般来说，热处理会使转变温度升高，而冷加工则会使转变温度降低。

2024铝合金的转变温度还与应力和变形速率有关。

应力会影响材料的熔点，当应力增大时，转变温度可能会升高。

而变形速率则会影响材料的熔化行为，快速变形会导致转变温度的升高。

2024铝合金的转变温度对材料的应用具有重要意义。

在航空航天领域，飞机结构需要耐高温的材料，因此对转变温度的控制非常关键。

同时，在汽车制造中，对于发动机和排气系统等高温部件的材料选择也要考虑转变温度。

对于机械工程领域来说，了解2024铝合金的转变温度有助于选择适合的加工工艺和工作温度范围。

2024铝合金的转变温度是其重要的性能参数之一，对于材料的应用和加工具有重要意义。

转变温度受到合金元素、杂质含量、加工工艺、应力和变形速率等因素的影响。

了解和控制转变温度对于合金的设计和应用具有重要意义。

2024铝合金介绍2024铝合金是一种广泛应用于航空航天工业的高强度铝合金。

它具有良好的机械性能、优异的疲劳强度和较高的抗腐蚀性能，因此被广泛应用于航空器结构零件和其他高强度要求的领域。

以下是对2024铝合金的详细介绍。

一、2024铝合金的成分及特点2024铝合金主要成分为铝（Al）和铜（Cu），此外还含有少量的镁（Mg）、锰（Mn）和少量的其他元素。

这种合金的特点体现在以下几个方面：1. 高强度：2024铝合金具有较高的强度，其抗拉强度约为450MPa，与许多普通铝合金相比有明显的优势。

2. 优异的抗疲劳性能：2024合金在高温条件下具有较好的抗疲劳性能，这使得它非常适合用于航空器等高温腐蚀环境下的工作。

3. 良好的加工性能：2024铝合金可以通过热处理来改善其强度和硬度，同时也具有良好的可焊性。

4. 较高的抗腐蚀性：2024合金具有较好的抗腐蚀性，特别是在大气和海水环境下。

5. 重量轻：作为一种铝合金，2024具有较低的密度，因此具有优秀的轻量化性能。

二、2024铝合金的应用领域由于其卓越的性能，2024铝合金广泛应用于航空航天领域，包括飞机机身、翼肋、连接件、螺栓和紧固件等结构部件。

它的高强度、轻质特性和抗腐蚀性能，使得2024铝合金成为航空工业中不可或缺的材料。

此外，2024铝合金也常用于汽车制造、船舶制造、装配线等领域，用于制造需要高强度和轻质材料的零部件。

它在运动器械、自行车和其他体育用品中也有广泛的应用。

三、2024铝合金的热处理2024铝合金通过热处理可以改善其强度和硬度，常用的热处理方法包括固溶处理和时效处理。

固溶处理是将2024合金加热至930℃左右保温一段时间，使得其中的溶解相得以均匀分布，然后迅速冷却以保持其固溶态。

此时合金具有较好的可塑性和延展性。

时效处理是在固溶处理后将合金再次加热至较低温度（通常为120-200℃）保温一段时间，使得另一种强化相析出，从而增加合金的硬度和强度。

2024铝的导热系数1.引言1.1 概述2024铝是一种常见的铝合金材料，具有良好的机械性能和导热性能。

导热系数是评价材料导热性能的重要参数之一，它描述了材料在传导热量方面的能力。

导热系数越高，材料传热能力越强。

因此，准确了解2024铝的导热系数对于在工程和制造领域中使用该材料非常重要。

2024铝合金由铝、铜、镁和锌等元素组成，具有优异的强度和耐蚀性。

这使得它成为航空航天工业中最常用的金属材料之一。

同时，2024铝合金的导热系数相对较高，在航空航天、汽车工业和电子领域等众多应用中发挥着重要作用。

2024铝的导热系数通常在20-100摄氏度范围内被测量和报告。

根据相关研究和实验数据，当温度在室温附近时，2024铝的导热系数约为120-150热传导系数单位（W/m·K）。

值得注意的是，随着温度的升高，2024铝的导热系数会略微下降。

除了温度，2024铝材料的导热系数还受其他因素的影响，如合金中添加的其他元素含量和加工工艺等。

通过控制这些因素，可以实现对2024铝导热系数的调节和优化。

这对于满足不同应用场景中的导热需求至关重要。

总而言之，2024铝作为一种重要的铝合金材料，在应用中其导热系数具有重要意义。

对于不同的工程和制造领域的应用，了解2024铝的导热系数是非常有益的。

未来，我们可以通过进一步的研究和实验来深入了解和优化2024铝的导热性能，以满足不断变化的需求。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文主要分为三个部分：引言、正文和结论。

引言部分即本文的开篇，首先对研究对象进行概述。

本文将重点研究2024铝的导热系数，并探讨其相关特性和应用。

接着，介绍了本文的结构安排，包括各个章节的内容和目的。

最后，明确了本文的目的，希望通过对2024铝导热系数的研究，深入了解其导热性能，为进一步应用和发展提供理论支持。

正文部分包括两个要点。

首先，在2.1节中详细介绍了2024铝的导热系数的定义、计算方法以及影响因素等相关内容。

2024铝合金零件T62热处理工艺及组织性能研究作者：赵钊冯朝辉来源：《有色金属材料与工程》2016年第06期摘要：2024-O铝型材成形后，需要进行热处理才能达到最终的T62状态.合适的热处理工艺参数会得到性能较理想的最终型材，但是热处理工艺的最佳参数对热处理的工艺控制要求很高，因此很难确定.首先经由2024-O铝型材热处理工艺试验，系统地研究了固溶处理制度、淬火和人工时效制度等工艺因素对合金显微组织和力学性能的影响.其次，采用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD），在微观上研究不同制度下，型材微结构的变化与增强相的析出.最后确定了实验室条件下2024-O状态铝型材T62热处理的最佳工艺参数，即（490～505）℃×（20～40）min+（185～195）℃×（8～14）h.在该制度下，型材合金具备较优的综合性能.关键词：2024型材料； T62热处理工艺；显微组织；力学性能中图分类号： TS 912+.3-文献标志码： AStudy on Microstructure and Properties of 2024 AluminumParts by T62 Heat TreatmentZHAO Zhao1， FENG Zhaohui2（1.College of Engineering and Applied Sciences， Nanjing University， Nanjing 210023，China；2.Beijing Institute of Aeronautical Materials， Beijing 100095， China）Abstract：In order to get relatively ideal property of T62 state on 2024-O aluminum alloy，it needs to be heat treatment with appropriate parameters after molded.It is not easy to get the optimal parameters from the heat treatment which is still very challenge as it require highly control.In this study，2024-O aluminum alloy was systematically studied on microstructure and mechanical properties under variousprocessing，such as solution temperature，holding time，quenching，and artificial aging system.The microstructure has been changed and the precipitate phase has been enhanced where observed by using TEM and XED.Finally，the alloy with better comprehensive performance was obtained by the confirmed parameters of （490-505）℃/（20-40）min+（185-195）℃/（8-14）h，which is the most suitable parameter for 2024-O aluminum alloy with T62 state inlaboratory condition.Keywords：2024-O aluminum alloy； T62 heat treatment； microstructure； mechanical property2024铝合金广泛应用于航空、航天、雷达等高科技产品的制造[1-4]，而且目前在科研领域，2024铝合金材料的组织、第二相析出、性能的热处理形成规律的研究也取得了较多的成果[5-7].在工业生产领域中，形状复杂的2024铝合金航空零件一般会采用O状态材料，之后热处理至T62状态[2].研究使用何种热处理制度可得到最佳综合性能的铝合金型材，一直是工程技术领域的研究重点[8-9].2024-T62铝合金零件的热处理方式，主要由固溶淬火与人工强制时效两个步骤组成，这两个步骤涉及大量影响第二相析出的因素[10-14]，从而导致了性能的变化[15-16]，因而2024-T62铝合金零件热处理的第二相析出及性能会随着这些因素的变化而有规律地改变.研究2024-T62零件热处理工艺参数对第二相析出及性能形成规律对航空复杂零件的生产具有非常重要的指导意义.因此，本文研究了2024铝合金O状态型材T62热处理工艺关键参数对材料性能及第二相析出的规律.1 试验材料及方法试验选用飞机窗框用2.0 mm规格O状态2024铝合金型材，研究不同固溶温度对零件性能的影响，确定较优的固溶温度.首先通过研究不同固溶时间对2024铝合金试样拉伸性能的影响，确定较优的固溶处理制度，研究人工强制时效工艺对零件性能及第二相析出的影响，确定2024铝合金试样的T62时效制度.采用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）研究析出的第二相.1.1 固溶处理对型材性能的影响2024铝合金为可热处理强化铝合金，固溶处理对力学性能的影响很大[17].所以，试验首先研究不同固溶制度下型材拉伸性能的变化.试验采用规格为2.0 mm的O状态型材，合金型材热差分析确定2024铝型材的过烧点低于508 ℃.因此，试验选取固溶制度为480，485，490，495，500，503和505 ℃，分别固溶35 min.根据试验结果，选用495 ℃为固溶温度，保温时间为20～50 min，每隔5 min取1个时间点，对试样进行拉伸测试，研究固溶时间对型材力学性能的影响.1.2 时效制度对型材组织及性能的影响设定固溶制度为495 ℃×35 min，选用室温水为淬火介质，选择不同时效温度和时效时间进行试验，研究不同时效制度下型材组织和性能的变化.具体时效参数为：175，785，190，195和200 ℃分别时效6，7，8，9，10，11，12，13和14 h.随后，将190 ℃×9 h，190 ℃×16 h和200 ℃×9 h时效的试验合金进行TEM观察和XRD分析.2 结果与分析2.1 固溶处理对试验合金性能的影响根据固溶处理的方案，测定每个试样的结果，绘制曲线，如图1所示.从图1中可以看出，固溶温度在480～490 ℃时，试验合金的室温力学性能不稳定；而在490～505 ℃时，试验合金的室温力学性能趋于稳定.在490～505 ℃时，强度随温度升高稳步提高，伸长率（δ10）没有明显波动.因此在490～505 ℃固溶，可以满足试验合金的室温力学性能要求.图2为固溶时间对试验合金力学性能的影响.从图2中可以看出，试验合金的强度和伸长率在保温20～40 min时，性能稳定，保持着较好的强韧匹配.当固溶时间>40 min时，试验合金的力学性能随保温时间的延长而波动较大.试验合金的室温拉伸强度随固溶时间的变化而变化，并且围绕固定值波动，而20～40 min内的屈服强度、抗拉强度和伸长率变化不大，与总体平均值相近.因此，固溶时间为20～40 min，可满足试验合金的室温力学性能的要求.综上所述，2024铝合金型材较优的固溶制度为（490～505）℃×（20～40） min.2.2 时效制度对试验合金组织性能影响2.2.1 室温拉伸性能2024铝合金型材经过不同时效处理后的屈服强度如图3所示.当时效温度为175 ℃，时效6～16 h后，试验合金的屈服强度均处于较低的水平.当时效时间为16 h时，屈服强度为360 MPa，略高于标准的规定.当时效温度为185 ℃时，时效后的屈服强度均高于标准规定的345 MPa.随着时效时间的延长，屈服强度不断提高.时效时间为14 h时，达到最高393 MPa，随后屈服强度逐渐降低.当时效温度为190 ℃时，在整个时效过程中，材料的屈服强度均保持在较高的水平，为379～403 MPa，比退火态提高300 MPa左右.当时效10～12 h时，屈服强度达到最高，约为403 MPa.随时效时间的延长，试验合金的过时效响应较慢，时效16 h后，屈服强度仍可达到380 MPa左右.当时效温度为195 ℃时，时效仅6 h，屈服强度即达到400 MPa左右.随时效时间的延长，试验合金的屈服强度逐渐降低.时效14 h后，过时效响应加快，屈服强度显著降低.当时效温度提高到200 ℃时，随时效时间的增加，材料的屈服强度逐渐降低，而且降低的速度较快.当时效10 h时，屈服强度为337 MPa，不满足标准要求.2024铝合金型材不同时效处理后的伸长率如图4所示.当时效温度为175～200 ℃、时效时间为6～16 h时，试验合金的伸长率随时效时间的弛豫均呈降低趋势.时效温度升高后，降低的速度放缓.不同制度下的伸长率均与标准要求相符.比较之下，175 ℃时效，试验合金的伸长率略高，韧性较好.综上所述，时效温度为190 ℃、时效时间为8～14 h时，试验合金具有较好的力学性能，工艺参数范围较宽.考虑到试验合金时效后的强度，以及强韧的匹配程度和工业化生产的工艺控制，2024铝合金型材较优的T62热处理制度为（185～195）℃×（8～14） h.2.2.2 组织TEM观察及分析试验合金经190 ℃×9 h、190 ℃×16 h和200 ℃×9 h时效后的TEM明场像见图5. 特征析出相的电子衍射花样见图6.由图5可以看出，试验合金经过不同温度和时间时效后，析出相的大小、形状及分布有明显的差别.当时效制度为190 ℃×9 h时，析出相以长棒状为主，也有少量较粗的短棒状和片状析出相弥散分布，如图5（a）所示.时效时间延长至16 h，棒状析出相数量减少、粗化，细长薄片状析出相数量增加，并沿同一方向分布，如图5（b）所示.当时效温度升高到200 ℃时，棒状析出相明显减少、粗化；细长薄片状析出相增多，长度增加，粗化，沿3个方向互成60 °析出，交错分布，如图5（c）所示.由电子衍射花样分析表明，长棒状析出相为Al2CuMg，即S（或S ′ ）相，如图6（a）所示.S（或S ′ ）相为正交结构，空间群Cmcm，点阵参数a=0.4 nm，b=0.923 nm，c=0.714 nm.S 相和S ′ 相的晶体结构、点阵参数以及位向关系均完全一致，只在某个方向上的错配有所不同，因而通常无法区分.较粗的短棒状析出相为Al7Cu2Fe相，如图6（b）所示.Al7Cu2Fe相属于四方结构，空间群为P4/mnc，点阵参数a=0.633 6 nm，c=1.487 0 nm.在图6（a）中，除了Al的[122]衍射谱和Al2CuMg的[011]衍射谱外，还可找出另一套很弱的电子衍射花样，从拉长的斑点及其拉长方向来看，来自细长薄片状析出相.2.2.3 试验合金的XRD分析试验合金的XRD图谱如图7所示.两个试样中均含有Al基体、Al2CuMg和Al7Cu2Fe相.经过高温时效后，在200 ℃×9 h时效的试样中发现了Al2Cu的衍射峰，见图7（b），表明在TEM分析中未能标定出的细长薄片状析出相可能是Al2Cu相，即θ（或θ ′ ）相.在高温时效后，Al2Cu相增多，使得在XRD图谱中出现其衍射峰，这与图5中200 ℃×9 h时效制度下，试样中的细长薄片状析出相变多、粗化的现象一致.2XXX系铝合金强化主要靠细小弥散分布的强化相，试验中2024铝合金型材晶内的主要析出相为S ′ （主要强化相）+θ ′ （θ）.试验结果表明，随着时效时间的延长和时效温度的升高，S ′ +θ ′ （θ）相粗化，并且密度减小，导致试验合金的屈服强度及塑性降低.当进行190 ℃×9 h时效后，试验合金的屈服强度均保持在较高的水平，析出相以长棒状为主，且细小弥散.当时效温度提高到195～200 ℃时，随时效时间的延长，试验合金的屈服强度逐渐降低，棒状析出物数量减少、粗化，细长薄片状析出物数量增多，晶内析出相主要是S ′ +θ ′ ，由于时效温度较高，导致析出相形核及长大速度明显加快，200 ℃时效9 h，析出相明显粗化，因而屈服强度低于190 ℃时效后.3 结论（1） 2024铝合金型材T62热处理制度为：（490～505）℃×（20～40）min+（185～195）℃×（8～14）h，该制度下型材的性能最为理想，其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为377、481 MPa和11.0%.（2）主要强化相是细小弥散分布的正交结构长棒状析出相Al2CuMg，即S（或S ′ ）相；次要强化相是细长薄片状析出相Al2Cu，即θ（或θ ′ ）相.这两种相的共同存在，使得材料的屈服强度均保持在较高的水平.参考文献：[1] 陈高红，刘洲，陈军洲，等.2024铝合金转动制件的失效分析[J].金属热处理，2013，38（5）：118-122.[2] 李晗.2024铝合金薄板的热处理工艺与性能的研究[D].西安：西北工业大学，2007.[3] 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2024铝合金特性及应用2024通用的板材标准为AMS-QQ-A-250/4（非包铝）；AMS-QQ-A-250/5（包铝），2024的合金元素为铜，被称为硬铝，具有很高的强度和良好的切削加工性能，但耐腐蚀性较差。

广泛应用于飞机结构（蒙皮、骨架、肋梁、隔框等）、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他各种结构件，为Al-Cu-Mg系。

2024化学成分硅 0.5%铁 0.5%铜 3.8-4.9锰 0.3-0.9镁 1.2-1.8铬 0.10镍锌 0.25钛 0.15（5）其它(3) 0.15铝(4) 其余2024物理性能2024为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。

很多国家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。

该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。

温度高于125°C，2024合金的强度比7075合金的还高。

热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。

抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。

广泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。

2024用途由于有高强度和好疲劳强度，被广泛应用飞机结构（蒙皮、骨架、肋梁、隔框等）、铆钉、导弹结构、螺旋桨元件及其他各种结构。

密度为2.73 g/cm3 (0.098 lb/in3)。

2024力学性能抗拉强度σb (MPa) ≥425条件屈服强度σ0.2 (MPa) )≥275试样尺寸：所有壁厚注：管材室温纵向力学性能2024热处理工艺状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。

抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。

(1)组合之元素性质以最高百分率表示，除非列出的是一个范围或是最低值。