鋁銅鎂系合金的強(qiáng)化相和強(qiáng)化相分析

鋁銅鎂系合金的強(qiáng)化相和強(qiáng)化相分析

在生產(chǎn)過程中，洛陽應(yīng)檢查分析其化學(xué)成分、尺寸精度和機(jī)械性能。特別是對鋁合金金相分析的分析，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量，控制制造不合格產(chǎn)品的可能性，對于新的鋁材料的研究非常重要。以下以硬鋁為例。硬鋁合金即鋁銅鎂系合金具有耐熱性能強(qiáng)、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)因此被廣泛應(yīng)用于建筑、造船等行業(yè)。硬鋁合金中較為常見的有Ly11、Ly12兩類,下面以Ly12為重點(diǎn)對其金相分析進(jìn)行探討。一、對鋁金相的檢驗(yàn)1、鎂元素含量對強(qiáng)化相的影響硬鋁合金組成成分和其機(jī)械性能有著密切的關(guān)系,本質(zhì)上分析主要由合金的強(qiáng)化相決定,硬鋁合金的強(qiáng)化相受合金中鎂、銅比值的影響,這兩種元素的比值不同不但影響鋁合金的強(qiáng)化相,而且還影響鋁合金的強(qiáng)化效果。當(dāng)鋁合金中鎂元素的含量較少時(shí),其形成的強(qiáng)化相以θ(CuAl2)為主,當(dāng)鎂元素的含量增加時(shí)θ相則相應(yīng)的減少,從而形成具有一定耐熱性,強(qiáng)化效果更大的S(Al2CuMg)相。如果Mg的含量繼續(xù)增加則會形成β(Al3Mg2)和T(Al6CuMg4)相,其強(qiáng)化效果較差。在鎂和銅比值一定的條件下,鋁合金中鎂、銅元素含量越高,強(qiáng)化相數(shù)量就越多,形成的強(qiáng)化效果就越大。2、強(qiáng)化相對化退火研究分析鋁合金組織使用的侵蝕劑是氫氟酸。使其對Ly12進(jìn)行固溶化處理,然后加自然和人工時(shí)效后,正常的顯微組織應(yīng)在α固溶液基體上均勻分布為S相和θ相。在合金非平衡冷卻時(shí)會給合金的偏析帶來一定的影響,尤其對合金心部的影響較為嚴(yán)重導(dǎo)致其嚴(yán)重偏析,在α晶界位置出現(xiàn)一些(α+θ)、(α+S)二元共晶,有時(shí)還會出現(xiàn)(α+S+θ)三元共晶。這種情況的產(chǎn)生并非僅僅有合金的非平衡冷卻產(chǎn)生,淬火冷卻速度會給合金造成相同的影響。如果淬火冷卻的速度較低,合金的強(qiáng)化相就會大量析出并分布在晶界邊沿位置,這種情況會使合金的強(qiáng)化效果大大降低,增大晶間腐蝕可能性。從中能夠得出這樣的結(jié)論:如果合金的強(qiáng)化相出現(xiàn)在晶界位置處,就會導(dǎo)致合金的抗腐蝕性能降低,硬合金的強(qiáng)度也會因此受到影響。如果想利用時(shí)效和淬火增強(qiáng)鋁合金的強(qiáng)度,并不需要特意對其進(jìn)行均勻退火處理,因?yàn)楹辖鸫慊鸺訜徇^程中其成分就會分布均勻。如果將鋁合金的試樣直接放在在溫度為497±3.5℃的條件下加熱20min,對其進(jìn)行水淬固溶化處理,或者先將其在490℃溫度條件下加熱120min均勻化退火然后再進(jìn)行固溶化操作。經(jīng)觀察分析可知這些操作處理并未使鋁合金強(qiáng)化相的分布狀態(tài)發(fā)生改變。根據(jù)以上的結(jié)果分析,鋁合金的強(qiáng)度沒有得到顯著提升主要以下幾點(diǎn)原因造成:首先,對其進(jìn)行均勻化退火處理時(shí),其保溫時(shí)間不夠充足;其次,鋁合金的組織粒粗大,從而會給其成分的擴(kuò)散帶來一定的影響。經(jīng)試驗(yàn)證明要想細(xì)化鋁合金的晶粒,則需對其進(jìn)行冷變形加工處理,這樣以來還能促進(jìn)鋁合金成分分布均勻。3、鋁合金的相和s相為了鑒別鋁合金的強(qiáng)化相,試驗(yàn)時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行染色處理。資料顯示能夠使用磷酸水溶液對鋁合金的θ相和S相進(jìn)行染色,主要因?yàn)殇X合金的θ相不變色而S相則會表現(xiàn)為暗棕色。如果使用氫氟酸侵蝕劑對鋁合金的強(qiáng)化相進(jìn)行染色,能夠通過灰度的不同對鋁合金的強(qiáng)化相進(jìn)行辨別。4、硬鋁加工過程中硬鋁的熱性能硬鋁合金熱處理特性決定了強(qiáng)化相的充分固溶溫度和(α+S+θ)三元共晶溫度之間的空隙較窄。如果將Ly12合金的θ相和S相完全溶入,則α固溶體的溫度和三相共晶(α+S+θ)的熔點(diǎn)非常相近,所以說對硬鋁合金進(jìn)行淬火加熱過燒的敏感性非常大。據(jù)相關(guān)資料介紹,如果鋁合金拋光狀態(tài)下,未使用試劑對其進(jìn)行侵蝕操作,當(dāng)有球狀共晶相出現(xiàn)時(shí)則說明已達(dá)到輕微過燒或已經(jīng)過熱。如果出現(xiàn)了較為清晰的晶界,尤其在三個(gè)晶界交匯位置粗化且出現(xiàn)了呈現(xiàn)黑色的三角相,則說明其已經(jīng)融化,達(dá)到了過燒的程度。硬鋁合金淬火加熱操作時(shí)“過熱”主要指其在固相區(qū)保持較長時(shí)間的保溫狀態(tài),導(dǎo)致鋁合金的晶粒變大。“過燒”指加熱的溫度已使其進(jìn)入固、液兩相區(qū),此時(shí)的晶界慢慢開始熔化。例如,在510℃左右溫度條件下保持20min的水冷處理后的組織,不但出現(xiàn)了共晶復(fù)熔球,而且三角晶區(qū)和晶界變粗都逐漸出現(xiàn)。在540℃左右溫度條件下保持20min,水冷處理后的組織,這時(shí)的晶界變得更粗,而且三角晶區(qū)更為清晰,該狀態(tài)下仍有共晶復(fù)熔球。因此從這個(gè)層面上分析,在實(shí)際的鋁合金金相檢驗(yàn)中遇到硬鋁合金過熱組織出現(xiàn)的可能性非常小,即較為粗大的α相晶粒出現(xiàn),不過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并不將其作為是否過熱的判斷依據(jù),除非在接近溫度或在α相區(qū)條件下保持很長一段時(shí)間的保溫,不過這種情況在實(shí)際的生產(chǎn)過程中根本不會出現(xiàn)。當(dāng)出現(xiàn)“共晶”復(fù)熔球就足以說明淬火加熱的溫度已經(jīng)使其達(dá)到了固、液的狀態(tài),真正達(dá)到了過熱的程度。二、圖像預(yù)處理技術(shù)鋁合金的金相分析過程中,通常將驗(yàn)證金屬組織定性分析和組織成分含量的半定量分析作為重點(diǎn),但是隨著科技的發(fā)展,采用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù),對鋁合金進(jìn)行金相分析受到人們的廣泛關(guān)注。圖像預(yù)處理技術(shù)主要包括圖像分割和圖像濾波兩部分組成,其中濾波的主要目的在于去除檢驗(yàn)的干擾因素,主要因?yàn)殇X合金的金相圖像會受到光照的不均勻等其他因素的影響,所以對金相圖像進(jìn)行濾波處理后,就能使目標(biāo)圖像和背景圖像形成強(qiáng)烈的對比,從而使金相圖像質(zhì)量大大提高。圖像分割的主要目的是分割目標(biāo)圖像和背景以及相互連接的圖像之間進(jìn)行分離。現(xiàn)在對鋁合金金相分析時(shí)使用最大類間方差優(yōu)化算法對圖像進(jìn)行分割處理,使用高斯濾波優(yōu)化算法對金相圖