前言
1简介
1.1铝合金及2A12铝合金
铝合金作为最常见的金属材料之一，因其优良的特性在很多领域得到广泛的应用，我们在汽车、航空航天、医学领域等都能发现铝合金的零部件的应用。2A12铝合金作为铝合金中较常见的合金，强度高、韧性好、耐腐蚀、易加工等特点都为其使用价值奠定了基础。
1.2时效
时效是指在一定期限内能够发生的效用；金属或合金在一定温度下，保持一段时间，由于过饱和固溶体脱溶和晶格沉淀而使强度逐渐升高的现象。
时效一般分为两种，自然时效和人工时效。自然时效是指将工件放在指定场地，在自然条件下工件内部应力自然释放从而使残余应力消除或减少。人工时效是指将固溶处理后的金属加热到室温以上的处理过程。
一般铝合金都要进行人工时效，自然时效时间久且效果不好，但对于2A12铝合金来说，自然时效和人工时效都能得到良好的力学性能指标，可以根据用途、时间、加工方式等的不同，选择适合的时效制度。
2试验材料与方法
2.1试验材料
本次实验采用的材料为挤压态2A12铝合金，化学成分如表1所示，符合《GB/T3190-2008变形铝及铝合金化学成分》中对2A12铝合金标准的要求。
表1 2A12铝合金化学成分（质量分数）%
2.2试验设备及工具
（1）化学成分：光谱仪
（2）热处理炉：箱式淬火炉，干燥箱
（3）拉伸试验：电子万能试验机、0-150mm游标卡尺
（4）显微组织：金相磨抛机、光学电子显微镜
2.3热处理工艺路线
图1
2.4试验方法
（1）试验材料为直径为φ100mm的挤压态2A12铝合金棒材，挤压比为23。将挤压棒材用锯床切割成160mm长的试样12根，对每个试样进行标注，按图1进行的工艺流程进行热处理，试样编号及热处理制度见表2。
表2 试验方案
（2）将每根试样切取出一个厚度为20mm的试片进行宏观组织检验，截取试片时标注好序号。每根试样截取出25mm×25mm×25mm的试样一块，标记好序号后进行显微组织观察。力学性能试验时每根试样取2个拉伸试样，取平均值记录试验结果。
2.5试验结果
2.5.1宏观组织观察及分析
按《GB/T3246.2-2000变形铝及铝合金制品低倍组织检测方法》，将12个试样经过15%-25%NaoH水溶液浸蚀，再经过20%-30%的HNO3水溶液光洗后观察，低倍组织正常，所有试样未见铸造及挤压缺陷。
2.5.1显微组织观察和分析
12个试样按《GB/T3246.2-2000变形铝及铝合金制品显微组织检验方法》的方法将试样进行粗加工、粗抛、细抛、精抛、浸蚀后观察显微组织正常、未见过烧现象。
2.5.1拉伸试验及分析
按《GB/T228 金属室温拉伸试验方法》及《GB/T16865变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试验》对24根试样逐一进行加工，加工成直径为9mm的圆形试样，按试验要求对试样进行测量、标注后开始拉伸试验，记录试验数据。
《GB/T3191-2010 铝及铝合金挤压棒材》中2A12铝合金棒材室温纵向拉伸力学性能见表3。
表3 2A12铝合金棒材室温纵向拉伸力学性能
表4和表5分别为淬火后的2A12棒材试样在不同时效时间后的力学性能。
表4 2A12铝合金自然时效纵向拉伸力学性能
从表4中我们可以看出，自然时效时间对淬火后2A12铝合金棒材的力学性能有明显的影响。0-48h，抗拉强度升高较快，延伸率迅速下降；48-96h抗拉强度有较小的升幅，延伸率几乎没有下降，而到了96小时以后，抗拉强度和屈服强度几乎没有上升，延伸率也没有下降，说明材料已经达到了稳定状态。
表5 2A12铝合金人工时效纵向拉伸力学性能
表5中试样采取的是淬火后人工快速时效制度，时效温度为100±2℃，保温时间为3h。可以看出人工时效后随着放置时间的延长，材料的力学性能变化并不明显，从0-120h内抗拉强度仅升高6Mpa，屈服强度仅升高10 MPa，伸长率下降1%。此实验表明人工时效后放置时间对2A12铝合金制品力学性能的影响较小。
根据表4、表5可以看出，2A12铝合金力学性能稳定后，再延长时间对力学性能影响不大，但人工时效伸长率较好，两者都符合国标（表2）中对其要求。因此一般大生产中多数选用自然时效作为该合金的时效制度。
3结论
（1）随着自然时效时间的增加，2A12铝合金的力学性能有所提高，48h内力学性能变化显著，实验结果不稳定，48-96h力学性能有升高，96-120h拉伸数据无明显变化，力学性能测试数据基本稳定。
（2）从本次试验的结果来看，2A12铝合金真实且稳定力学性能，应在淬火后放置96h后进行检测，即自然时效的时间为96小时。
（3）人工时效后的制品受时间影响较小，时效后力学性能相对稳定。
（4）通过对2A12铝合金自然时效和人工时效的力学性能的分析，我们可以知道两者的区别，在生产中可以根据2A12铝合金的使用特点来选择适合的时效制度。
