Al-Cu-Mn系新型铝合金热处理工艺研究

　　目前，铸造铝合金被广泛应用于军工、航天、航空、汽车、机械等领域[1-3]。Al-Cu-Mn系新型铝合金属于时效硬化型铝合金， 固溶时效处理是提高可热处理强化铝合金最终性能的重要工艺。本文采用正交试验，分析了固溶温度、固溶时间、时效温度、时效时间以及它们之间的交互作用对新型铝合金的力学性能的影响，并得到较佳的热处理工艺。

　　1 试验方法

　　将合金成分如表1的试样进行如表2所示的L27(313)正交热处理试验。固溶处理在RJ2-25-6井式电阻炉中进行，时效处理在DG-111型电热恒温干燥箱中进行。最后在HB-3000布氏硬度机上测试每组试样的布氏硬度。布氏硬度测试压力为9807N，时间30s，压头直径10mm。

　　2 实验结果分析

　　实验结果见表3。计算出各因素的极差R、偏方差的平方和S、自由度f、平均偏差平方和V和F值，然后再对各因素进行显著性检验(检验水平α=0.05)，见表4。

　　从表4的F值与临界值比较可以看出，因素C和交互作用A×D对实验结果的影响都是显著的，从F值的大小看出，因素C最显著，以下依次是A×D、B×D、C×D、A、B、D。即对该铝合金室温硬度的影响依次是时效温度、固溶温度和时效时间的交互、固溶时间和时效时间的交互、时效温度和时效时间的交互、固溶温度、固溶时间、时效时间。

　　最优方案取各因素中K的最大值所对应的水平，由于交互作用A×D、B×D、C×D也是显著的，直观的分析方法有些困难，因此把A和D、B和D与C×D的各种组合的试验结果对照起来分析，如表5、6与表7所示。

　　从表4中看出，A3D1的显著性明显大于B1D1，从表看出，当A取第2水平，D取第2水平时，实验结果为328.8，是所有结果中的最大值，可取A2D2，这与前面单独考虑因素A、D时所得的结果不一致， 但是A3D1的试验结果(327.3 与328.8)差不多，所以最终选择A3D1。从表6中看出，当B、D都取3水平时，实验结果为318.8，是所有结果中的最大值，但是B1D1结果为309.5，与318.8相差不大。从表7中可以看出，C3D1是所有结果中的最大值，并且与前面单独考虑因素C、D时所得的结果是一致的。因此综合上述分析最后的结果可取A3B1C3D1，即固溶处理温度550℃，固溶处理时间10h，时效温度170℃，时效时间5h。

　　因此验证试验按照上述方案进行，选取试样进行550℃×10h固溶处理+170℃×5h 时效处理并测试其硬度，得出实验结果为125HBS。与上述实验结果基本一致，因此该合金的最优热处理制度可选为：固溶处理温度550℃，固溶处理时间10h，时效温度170℃，时效时间5h。