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[摘 要]本文通过对金相组织进行观察和实验，探究了固溶处理对4004铝合金产生的影响。实验表明：在一定的温度和时间范围内，随着升高固溶的温度或者是延长固溶的时间，一些金属元素会逐渐回溶，并且金属的性能也得到了提高。若果继续延长固溶时间或是提高温度，4004铝合金的力学性能反而会降低，4004铝合金变质处理后的固溶处理的最佳条件是：温度480摄氏度，时间6小时。
[关键词]固溶处理 4004铝合金 组织 力学性能
中图分类号：TG156.94 文献标识码：TG 文章编号：1009―914X（2013）34―0594―01
引言
4004铝合金可以对一些复合铝带进行包覆，应用范围十分广泛，如空调机、汽车、制氧机等的散热装置的制造。4004合计中还含有大量的硅，硅相是针状或粗大的片状，对基体有很强的割裂作用，使合金的力学性能降低，塑性降低的最为严重。严重影响了压制的过程。所以要想提高铝合金的力学性能就应该对合金组织进行细化。可以采用变质处理来对合金进行细化，进而使合金的组织和性能得到改善。研究表明，变质后的合金在经过热处理时，硅会产生粒状化的效果。硅的粒状化主要受固溶处理的温度和时间的影响，通过变质处理和一些工艺参数相结合。可以有效的提高4004铝合金的生产效率和质量。
1.固液处理的基本概念
1.1固液处理概念
固液处理，即通过加热金属至高温单相区，并恒温保持，当过剩相在固体液中充分溶解后迅速冷却，从而得到超过饱和的固溶液，这种热处理工艺就死固液处理。固液处理的目的是使钢和合金的韧性和塑性得到改善，是对合金进行沉淀硬化处理的前提。同时还能充分溶解合金中的各种相，使股溶液得到强化，使合金的抗蚀性能和韧性得到提高，还能消除软化和应力，对金属进行加工和成型。
1.2固液处理的原理
固液处理的目的首先是要使基体内的碳化物溶解，从而使过饱和固体溶液变得均匀，同时使冷热加工而产生的应力得到了消除，合金产生再结晶。其次，固液处理还可以得到合适的晶粒度，以确保合金具有高温抗蠕变性。固溶处理的温度大约在990-1200℃范围之间，根据每个合金的相析出、使用要求、溶解规律等来确定。从而使主要强化相具有一定的晶粒度。对于一些长期处于高温环境下的合金，就要求其具有很好的蠕变性能和高温持久性能，這种情况下要选择高一些的固液温度，从而可以获得较大的晶粒度。对于一些中温使用，同时要求较好的屈服强度、冲击韧性、室温硬度、疲劳强度和拉伸强度的合金，应该选择较低的姑爷温度，从而确保得到较小的晶粒度。在对固溶进行高温处理时，各种析出的相被逐渐溶解，晶粒也在变大；在对固溶进行低温处理时，主要强化相被溶解，某些相也有可能会析出。有一些合金具有较低的过饱和度，冷却速度应该迅速。而一些高饱和度的合金，大多数是在空气中进行冷却。
2实验过程
本实验原料为4004铝合金，在电阻坩锅炉里面加热熔化一定量的4004铝合金，并用除气精炼机吹入0.5MPa压力的高纯度的氩气，转速每分钟390，精炼时间达到15分钟。然后熔化后再加入一定量的变质剂RE-Ba-Sb，再搅拌溶液，经过一段时间的保温后，放入到具有400摄氏度的金属型中。
变质的具体操作方法是熔体的温度提高到变质所需温度750摄氏度，并让变质剂和固溶液充分混合，保温60分钟，然后把温度降低到710摄氏度，直接进行浇铸，熔体均匀的流入400摄氏度的金属型中。
在箱式电阻炉中进行热处理，500摄氏度一下的升温速度为每秒4摄氏度，500摄氏度以上的升温速度为每秒钟3摄氏度。分别选择480-540摄氏度的温度进行固溶处理，最后淬入冷水，观察固溶处理后的试样。
3对实验结果进行讨论分析
3.1固溶处理对4004铝合金组织的影响
4004铝合金在固溶处理前后的构成组织结构如图1所示，可以观察出经过固溶处理后的4002铝合金组织明显细化，硅相转变成细小的纤维状。这就说明添加一些变质剂对铝合金组织得到明显的改善，使铝合金的性能得到进一步的提高。本实验通过对4004铝合金在480-540摄氏度下进行6小时的固溶处理，研究不同的固溶温度对铝合金的组织和力学性能的影响，进而找到最合适的固溶温度。并在最好固溶温度的基础上，研究不同的固溶时间影响铝合金组织及力学性能的大小，进而找到最合适的固溶处理时间。
3.2固溶处理对4004铝合金性能的影响
固溶处理时间的长短，对固溶效果有决定性的影响，也对生产率和能源利用率有影响。因为溶质原子需要时间进行扩散，所以选择固溶时间，第一应该确保所有的强化相能够充分的溶入到固溶体，进而达到过饱和度；但是一旦有过长的保温时间，又会造成强化相的大量聚集，这样就会对后面的反应造成不利的影响。所以，固溶处理的关键环节就是选择适当的保温时间。本实验在490摄氏度的恒定环境下，分别对保温时间为1h、2h、3h、6h、9h的4004铝合金进行了力学性能的测试，观察不同时间对合金性能造成的不同影响。
图2是固溶时间的不同所造成的的力学性能差异的曲线图，可以看出，4004铝合金的伸长率和抗拉强度根据固溶时间的变大而先上升后下降；在6h的固溶时间时4004铝合金具有最大的伸长率和抗拉强度。造成这种现象的原因是：较短的固溶时间，不能使硅完全溶断，因此合金的伸长率低，同时也没有使铝合金元素全部溶解，造成4004铝合金没有较高的强度；较长的固溶时间，会造成粒化的硅粗化，过度生长的硅也会对基体造成割裂作用，降低4004铝合金的伸长率，但是对其强度的影响不大。
综上所述，在温度200摄氏度，固溶处理时间6小时的情况下，固溶温度上升，4004铝合金中强化相的溶解浓度也会上升。硅相的尺寸降低，铝合金的力学性能提高。一旦固溶温度继续升高，硅相的偏聚、粗大现象就造成可合金的力学性能降低。所以，最佳的固溶处理时效工艺为：490摄氏度的固溶温度和6小时的固溶时间。
结语
（1）固溶温度加大时，4004铝合金中的元素的溶解浓度逐渐上升，硅相的粒化程度逐渐降低，造成合金的力学性能不断提高。一旦固溶温度过大时，硅相产生了粗大现象，造成4004铝合金的力学性能降低。
（2）在固溶处理的过程当中，随着时间的增长，硅也会逐渐产生粒化现象，从而造成合金的力学性能变强，并达到峰值。但过长的固溶时间也会是硅过度生长，从而对4004铝合金造成割裂作用，降低塑性。
（3）4004铝合金的最合适的固溶工艺是：固溶温度达到490摄氏度，6小时的固溶时间，变质的4004铝合金在这种条件下进行固溶处理后，所得到的伸长率为7%，抗拉伸强度为260MPa.
参考文献
[1] 蹇海根，姜锋，官迪凯，张茜.固溶处理对7B04铝合金组织和性能的影响[J].材料热处理学报，2007（3）.
[2] 肖代红，陈康华，罗伟红.固溶热处理对AA7085铝合金组织与性能的影响[J].稀有金属材料与工程，2010（3）.
[关键词]固溶处理 4004铝合金 组织 力学性能
中图分类号：TG156.94 文献标识码：TG 文章编号：1009―914X（2013）34―0594―01
引言
4004铝合金可以对一些复合铝带进行包覆，应用范围十分广泛，如空调机、汽车、制氧机等的散热装置的制造。4004合计中还含有大量的硅，硅相是针状或粗大的片状，对基体有很强的割裂作用，使合金的力学性能降低，塑性降低的最为严重。严重影响了压制的过程。所以要想提高铝合金的力学性能就应该对合金组织进行细化。可以采用变质处理来对合金进行细化，进而使合金的组织和性能得到改善。研究表明，变质后的合金在经过热处理时，硅会产生粒状化的效果。硅的粒状化主要受固溶处理的温度和时间的影响，通过变质处理和一些工艺参数相结合。可以有效的提高4004铝合金的生产效率和质量。
1.固液处理的基本概念
1.1固液处理概念
固液处理，即通过加热金属至高温单相区，并恒温保持，当过剩相在固体液中充分溶解后迅速冷却，从而得到超过饱和的固溶液，这种热处理工艺就死固液处理。固液处理的目的是使钢和合金的韧性和塑性得到改善，是对合金进行沉淀硬化处理的前提。同时还能充分溶解合金中的各种相，使股溶液得到强化，使合金的抗蚀性能和韧性得到提高，还能消除软化和应力，对金属进行加工和成型。
1.2固液处理的原理
固液处理的目的首先是要使基体内的碳化物溶解，从而使过饱和固体溶液变得均匀，同时使冷热加工而产生的应力得到了消除，合金产生再结晶。其次，固液处理还可以得到合适的晶粒度，以确保合金具有高温抗蠕变性。固溶处理的温度大约在990-1200℃范围之间，根据每个合金的相析出、使用要求、溶解规律等来确定。从而使主要强化相具有一定的晶粒度。对于一些长期处于高温环境下的合金，就要求其具有很好的蠕变性能和高温持久性能，這种情况下要选择高一些的固液温度，从而可以获得较大的晶粒度。对于一些中温使用，同时要求较好的屈服强度、冲击韧性、室温硬度、疲劳强度和拉伸强度的合金，应该选择较低的姑爷温度，从而确保得到较小的晶粒度。在对固溶进行高温处理时，各种析出的相被逐渐溶解，晶粒也在变大；在对固溶进行低温处理时，主要强化相被溶解，某些相也有可能会析出。有一些合金具有较低的过饱和度，冷却速度应该迅速。而一些高饱和度的合金，大多数是在空气中进行冷却。
2实验过程
本实验原料为4004铝合金，在电阻坩锅炉里面加热熔化一定量的4004铝合金，并用除气精炼机吹入0.5MPa压力的高纯度的氩气，转速每分钟390，精炼时间达到15分钟。然后熔化后再加入一定量的变质剂RE-Ba-Sb，再搅拌溶液，经过一段时间的保温后，放入到具有400摄氏度的金属型中。
变质的具体操作方法是熔体的温度提高到变质所需温度750摄氏度，并让变质剂和固溶液充分混合，保温60分钟，然后把温度降低到710摄氏度，直接进行浇铸，熔体均匀的流入400摄氏度的金属型中。
在箱式电阻炉中进行热处理，500摄氏度一下的升温速度为每秒4摄氏度，500摄氏度以上的升温速度为每秒钟3摄氏度。分别选择480-540摄氏度的温度进行固溶处理，最后淬入冷水，观察固溶处理后的试样。
3对实验结果进行讨论分析
3.1固溶处理对4004铝合金组织的影响
4004铝合金在固溶处理前后的构成组织结构如图1所示，可以观察出经过固溶处理后的4002铝合金组织明显细化，硅相转变成细小的纤维状。这就说明添加一些变质剂对铝合金组织得到明显的改善，使铝合金的性能得到进一步的提高。本实验通过对4004铝合金在480-540摄氏度下进行6小时的固溶处理，研究不同的固溶温度对铝合金的组织和力学性能的影响，进而找到最合适的固溶温度。并在最好固溶温度的基础上，研究不同的固溶时间影响铝合金组织及力学性能的大小，进而找到最合适的固溶处理时间。
3.2固溶处理对4004铝合金性能的影响
固溶处理时间的长短，对固溶效果有决定性的影响，也对生产率和能源利用率有影响。因为溶质原子需要时间进行扩散，所以选择固溶时间，第一应该确保所有的强化相能够充分的溶入到固溶体，进而达到过饱和度；但是一旦有过长的保温时间，又会造成强化相的大量聚集，这样就会对后面的反应造成不利的影响。所以，固溶处理的关键环节就是选择适当的保温时间。本实验在490摄氏度的恒定环境下，分别对保温时间为1h、2h、3h、6h、9h的4004铝合金进行了力学性能的测试，观察不同时间对合金性能造成的不同影响。
图2是固溶时间的不同所造成的的力学性能差异的曲线图，可以看出，4004铝合金的伸长率和抗拉强度根据固溶时间的变大而先上升后下降；在6h的固溶时间时4004铝合金具有最大的伸长率和抗拉强度。造成这种现象的原因是：较短的固溶时间，不能使硅完全溶断，因此合金的伸长率低，同时也没有使铝合金元素全部溶解，造成4004铝合金没有较高的强度；较长的固溶时间，会造成粒化的硅粗化，过度生长的硅也会对基体造成割裂作用，降低4004铝合金的伸长率，但是对其强度的影响不大。
综上所述，在温度200摄氏度，固溶处理时间6小时的情况下，固溶温度上升，4004铝合金中强化相的溶解浓度也会上升。硅相的尺寸降低，铝合金的力学性能提高。一旦固溶温度继续升高，硅相的偏聚、粗大现象就造成可合金的力学性能降低。所以，最佳的固溶处理时效工艺为：490摄氏度的固溶温度和6小时的固溶时间。
结语
（1）固溶温度加大时，4004铝合金中的元素的溶解浓度逐渐上升，硅相的粒化程度逐渐降低，造成合金的力学性能不断提高。一旦固溶温度过大时，硅相产生了粗大现象，造成4004铝合金的力学性能降低。
（2）在固溶处理的过程当中，随着时间的增长，硅也会逐渐产生粒化现象，从而造成合金的力学性能变强，并达到峰值。但过长的固溶时间也会是硅过度生长，从而对4004铝合金造成割裂作用，降低塑性。
（3）4004铝合金的最合适的固溶工艺是：固溶温度达到490摄氏度，6小时的固溶时间，变质的4004铝合金在这种条件下进行固溶处理后，所得到的伸长率为7%，抗拉伸强度为260MPa.
参考文献
[1] 蹇海根，姜锋，官迪凯，张茜.固溶处理对7B04铝合金组织和性能的影响[J].材料热处理学报，2007（3）.
[2] 肖代红，陈康华，罗伟红.固溶热处理对AA7085铝合金组织与性能的影响[J].稀有金属材料与工程，2010（3）.