铝合金时效处理时相变引起体积变化的测量研究(3)
在室温下自然停放一定的时间，铝合金强度及硬度提高的方法称为自然时效人为的将铝合金制品在高于室温下的某一温度，保温一定的时间，以提高铝合金强度及硬度的方法称人工时效。
对于Al-Mg-Si系的6063合金而言，自然时效进行得非常缓慢，在室温下停留半个月，甚至更长的时间，也达不到最佳的强化效果，比入工时效的强化效果要差30%～50%，所以一般都采人工时效。含有主要强化相Mg2Si、MgZn和Al2Mg3Zn3的合金、都只有进人工时效才能获得最高的强度。
含有主要强化相CuAl2和S(A12CuMg) 等相的合金，采用自然时效和人工时效两种方法都可以。如2A11和2A12合金采用自然时效和人工时效都可以获得最佳强化效果。究竟采用哪种时效方法，这 需要根据合金的本性和用途来决定。一般在高温下工作的变形铝合金多采用入工时效，而在室温下工作的变形铝合金宜采用自然时效。
铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中所造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。
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。
1.2.4影响时效的因素
1．合金的化学成分影响
时效强化效果取决于合金组元能否溶于固溶体以及固溶体随温度变化产生脱溶相的性质和脱溶程度。如锰、硅在铝中的固溶度较小，且随温度变化不大，镁、锌虽然 在铝基中有较大的固溶度，但它们与铝形的化合物的结构与铝基体的差异较小，强化效果甚微。所以Al－Mn，Al－Si，Al－Mg，Al－Zn系合金通常 都不采用时效强化处理。而Al－Cu，Al－Mg－Si和Al－Cu－Mg－Si系合金中的(CuAl2)相、Mg2Si相、S(Al2CuMg)相在高温下能溶于固溶体中，溶解度随温度而变化，因而可以通过淬火、时效提高合金的强度。对于以θ(CuAl2)相、Mg：Si相和S(A12CuMg)相为强化相的合金而言，随着CuAl2，Mg2Si和Al，CuMg的含量增加，时效强化效果逐渐增加。
2．时效温度的影响
不同时效温度获得最大强度值的保温时间不同或在同一保温时间下的强度值不同。这是因为在不同温度时效，析出相的临界晶核大小、数量、 成分以及富集区长大速度不同。
图1.1 停放时间对型材屈服强度影响
应当指出，一定的时效温度必须与一定的时效时间相结合，才能获得满意的强化效果。时效时间太短，将使合金时效不充分，降低强化效果。时效时间太长，将会产生过时效，同样降低强化效果，特别是时效温度较高时，这种影响更为明显。
3．淬火到人工时效中间停放时间的影响
从淬火到人工时效中间停放时间，是指挤压制品经风冷或水冷到人工时效开始之间的时间，或挤压制品从淬火炉出来进行淬火后到人工时效开始之间的时间。