摘要：随着社会技术的不断发展，有色金属技术也随之逐步发展起来。铝和铝合金以它专有的特点被广泛应用在了建筑工程、航空工业、医疗保健等各个行业当中。目前，热处理学科中，铝合金热处理技术逐渐发展，现已成为其中非常重要的组成部分。随着有色金属技术的不断发展，铝合金在金产品的应用下越来越广，这就要求铝合金的热处理质量也越来越高。因此，本文对铝合金热处理设备的发展与关键技术进行分析。
关键词：铝合金；热处理设备；发展；关键技术
目前，随着轨道交通和汽车及造船工业的发展，铝合金材料的用量逐年提高，但对材料的性能要求也越来越高，特别是航空航天用铝合金方面，对铝合金材料的组织、性能等要求更是近乎苛刻，各铝加工企业已逐步意识到，在现有的工艺水平条件下，提高热处理设备的类型、配置和控制精度，方可保证所处理材料获得合格的机械性能和金相组织。为促进铝加工行业的发展，我们在开展热处理技术研究的同时，也要重视热处理设备的研发和制造，为新产品的研制和经济的发展都提供更大的支持。
1铝合金的特性
铝合金通常按生产工艺（变形铝合金和铸造铝合金）、热处理能力（不可热处理强化铝合金和可热处理强化铝合金）和性能（高塑性铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金、热强铝合金和耐蚀铝合金）等进行分类。普遍应用的Al-Mn和A-Mg系合金属不可热处理的铝合金，其塑性好、抗蚀性高，并具有优良的焊接性能。变形Al-Mn系合金半成品按软态和半冷硬态供应。软态半成品是经过退火得到的，半冷硬态板材是退火板材经不完全加工硬化或加工硬化板材经不完全退火得到的。可热处理强化的典型铝合金是含有锰、铬的Al-Zn-Mg-Cu系合金。锰、铬能提高合金的抗蚀性和时效强化效果。此外，锰还能消除铁的有害作用。
2铝合金热处理技术现状概述
铝合金热处理技术是指将铝合金工件放在一定介质之中进行加热，到一定温度之后保持一段时间，之后又以一定速度使其冷却的一种技术。作为机械制造技术中的重要组成部分，铝合金热处理技术与其他的加工工艺不同，一般不会改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变其内部的组织或是表面的化学成分，改善内在质量，从而最大程度地发挥铝合金的潜力，是保证和提高机械产品的质量和寿命的关键因素。
随着我国经济的发展和技术的进步，我国热处理技术水平已经有了较大的提高。然而，与国外先进热处理技术相比，我国铝合金热处理技术仍存在一些不足，如热处理设备能耗大，能源利用率低；环境污染严重；少无氧化热处理设备普及率低，资源浪费严重等。为改善热处理行业的现状，节约能源，保护环境，提高热处理技术水平，我国不断改进技术和相关设备。以下则对铝合金热处理新技术做简单列析。
3铝合金热处理的关键技术
3.1退火
在金属材料的半成品或制件中常常存在残余内应力、成分不均匀、组织不稳定等缺陷，严重影响铝合金的工艺性能和使用性能，如合金塑性低、耐蚀性差、机械性能不好等。要消除或减少这些缺陷以提高合金的工艺性能和使用性能必须进行退火。所谓退火，就是把工件加热到适当温度，保持一定时间（称为保温），以缓慢速度冷却的一种工艺过程。根据所要达到的具体目的，退火又分为应力退火、再结晶退火、均匀退火和同素异构重结晶退火。
3.2去应力退火
铸件、焊接件、切削加工件、塑性变形工件，往往有很大的残余内应力，使合金的应力腐蚀倾向增加，组织及机械性能的稳定性显著降低。因此必须去应力退火。去应力退火就是把合金加热到一个较低温度，保温一定时间，以缓慢速度冷却的一种热处理工艺。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在加热保温过程中，由于温度升高，原子活动能力增大，使晶体晶格中的某些缺陷消失或数量减少。此外，还会发生多边化过程，即位移错过攀移和滑移，组列成错壁，构成许多小亚晶块烦人晶界，使晶格的扭曲能量降低。这些情况都会导致晶格弹性畸变能下降，使金属制件的内应力大大减小，因而尺寸稳定，应力腐蚀倾向减小，但强度、硬度基本上不降低，仍保留原来的加工硬化效果，因此在工业上应用较多。影响去应力退火质量的最主要因素是加热温度。加热温度选择过高，则工件的强度硬度降低较低，影响产品质量；加热温度选择过低，则需要很长的加热时间，才能较充分地消除内应力，影响生产效率。
3.3再结晶退火
把工件加热到再结晶温度以上，保持一定时间，而后以缓慢速度冷却的工艺过程成为再结晶退火。进行过再结晶退火的目的是细化晶粒，消除内应力和使合金的硬度降低，塑性变形能力提高。对于不能热处理强化的合金，冷速大小对性能无影响，对于能热处理强化的合金则需缓慢冷却。为了获得细晶粒组织，必须正确控制加热温度、保温时间及加热速度这三个因素。对同一合金来说，加热温度越高，保温时间就要越短，否则将进入聚集再结晶阶段，使晶粒长大。加热温度越低，保温时间就应越长，否则再结晶过程进行不充分，达不到再结晶退火的目的。但保温时间长，将降低生产率。加快加热速度，提高加热温度，有利于获得高的生产率，得到细小均匀的组织。但保温时间要相应缩短。
3.4铝合金的均匀化处理
通常情况下，在铝金属进行生产加工过程中，通过热轧、挤压等方式可以生产出初原料铝板带和铝型材。由于铝合金液体是以结晶器的内壁开始凝固的，并朝着垂直于冷却面的方向逐渐扩展，因此该铸造组织在很大程度上具有明显的方向性。随着铝合金液体凝固层越来越厚，其传热的系数就越来越小，其中由于内外晶核的结构发生了变化，从而导致了晶粒在形状与大小也逐渐发生了变化。在凝固过程中，由于金属成分带来了一定的偏析现象，晶粒的四周也逐渐被扩大，从而降低了晶粒的生核率，很容易产生醋精。在铸造过程中一定要注意铸锭内部的变化以及其组织的变化。
3.5形变热处理
所谓形变热处理，其实是一种能够将热处理和塑性变形进行联合处理的工艺。这种处理方式的目的就是能够使合金精细结构与合金过渡沉淀相分布得以改善，以形成比较高的韧性、强度以及抗蚀性。高强铝合金的形变热处理的处理类型有很多种，像高温形变、最终形变、中间形变以及低温形变等。其中对Al-Cu-Mg高强度铝合金处理最为有效的是低温形变热处理，但不利于Al-Zn-Mg-Cu高强合金处理。增大高强铝合金的冷变形量，使其沉淀的速度得以加快，使合金的硬度得以提高。然而，合金在冷变形之后，降低了合金的时效强度，导致这种现象的原因是相存在不均匀现象。
结束语：
目前，各行各业都开始意识到提高热处理技术水平的重要性，开始不断改进技术，促进生产水平的提高。其中，提高零件强度和韧性，增强其抗疲劳和耐磨损能力；减少热处理过程中零件变形和氧化脱碳现象；节约能源，降低成本；减少环境污染是当下热处理技术的发展的主要趋势。为促进机械制造业的发展，我们在中使热处理技术研究的同时，也要结合具体产品具体分析，选择最合适的热处理技术和设备，为新产品的研制和经济的发展都提供更大的作用。
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论文作者:张东军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/2
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