I. アルミニウム合金熱処理の概要

アルミニウム合金の熱処理は非常に重要です。アルミニウム合金のさまざまな特性を大幅に向上させることができ、アルミニウム合金がさまざまな分野でより大きな役割を果たすことが可能になります。一般的な熱処理プロセスには、主に焼鈍、焼入れ、時効が含まれます。

焼鈍処理により、鋳物の鋳造応力や機械加工による内部応力を除去し、加工部品の形状や寸法を安定させることができます。例えば、製品をある温度に加熱し、その温度で一定時間保持した後、一定の冷却速度で室温まで冷却すると、原子の拡散や移動により微細構造をより緻密にすることができます。均一で安定すると、内部応力が除去され、材料の可塑性が大幅に向上しますが、強度は低下します。インゴットの均質化焼鈍では、インゴットを高温に長時間保持した後、一定の速度で冷却することで、インゴットの化学組成、微細構造、特性を均一化し、材料の可塑性を約20％向上させ、熱変形を低減します。押出圧力を約20％向上させ、押出速度を約15％向上させ、同時に材料の表面処理品質を向上させます。

焼き入れでは、アルミニウム合金鋳物を比較的高温に加熱し、合金内の可溶相が完全に溶解できるようにその温度を 2 時間以上維持します。次に、鋳物を水に急速に入れて急冷し、合金内の強化成分を最大限に溶解し、室温まで固定されたままにすることができます。このプロセスは、溶体化処理または冷間処理としても知られています。例えば、焼入れ感度の低い一部の合金材料については、押出時の高温を利用して溶体化処理を行った後、空冷（T5）や水噴霧冷却（T6）により焼入れを行うことにより、一定の焼入れ温度を得ることができます。微細構造と特性。

溶体化焼入れした材料に時効処理を施します。これらの材料を室温または比較的高温で一定期間保持すると、不安定な過飽和固溶体が分解し、過飽和固溶体から第二相粒子が析出し、α(Al)アルミニウム粒子の周囲に分布します。 、こうして強化効果を生成します。自然時効の場合、2024 などの合金は室温で析出強化効果を生み出すことができます。人工時効の場合、7075 などの合金は室温では明らかな析出強化効果を示さないが、比較的高温では析出強化効果が顕著になります。老化治療は、過少老化、過老化、多段階老化などに分けられます。

アルミニウム合金の熱処理は、機械的特性と耐食性の両方にプラスの影響を与えます。

機械的特性の点では、熱処理により結晶粒構造が微細化され、材料の強度と硬度が向上し、同時に可塑性と靭性も向上します。例えば、溶体化処理により、合金中のCuやMgなどの固溶元素を粒界や粒子内部に均一に分散させ、過飽和固溶体を形成し、合金の強度や硬度を向上させることができます。

耐食性に関しては、熱処理により微細な欠陥や表面酸化層が除去され、合金の表面品質が改善され、耐食性が向上します。例えば、溶体化処理により合金中の元素の分布や粒界の純度を調整することができ、これにより均一で緻密な酸化膜の形成が可能となり、合金の耐食性が向上します。

II.主な熱処理方法

(I) アニール処理

アルミニウム合金の熱処理において、焼鈍処理は重要な役割を果たします。主にアルミニウム合金鋳物を一定温度に加熱し、その温度で一定時間保持した後、適切な冷却により室温まで冷却することにより、アルミニウム合金鋳物の鋳造応力や機械加工により生じる内部応力を除去します。レート。この処理により、加工部品の形状や寸法が安定し、アルミニウム合金の微細構造がより均一で安定します。

たとえば、Al-Si シリーズ合金の場合、アニーリング処理により Si の一部が結晶化して球状化するため、合金の可塑性が大幅に向上します。研究データによると、アニール処理後のアルミニウム合金の塑性は約 20% 増加します。具体的なプロセスは、アルミニウム合金鋳物を280〜300℃に加熱し、その温度で2〜3時間保持した後、炉ごと室温まで冷却することで、固溶体がゆっくりと分解し、析出物が析出します。第二相粒子が凝集することで鋳物の内部応力がなくなり、寸法の安定化、塑性の向上、変形の軽減などの目的が達成されます。

(II) 焼入れ

焼き入れは、アルミニウム合金の熱処理における重要なステップの 1 つです。通常、アルミニウム合金鋳物は、合金内の可溶相が完全に溶解できるように、比較的高温（一般に共晶の融点に近い、ほとんどの場合 500 °C 以上）に加熱され、この温度に 2 時間以上維持されます。 。その後、鋳物を60～100℃の水に入れて急速に冷却します。このような操作により、合金内の強化元素が最大限に溶解し、室温まで固定されたままになることが可能になります。

例えば、焼入れ感度の低い一部の合金材料については、押出時の高温を利用して溶体化処理を行った後、空冷（T5）や水噴霧冷却（T6）により焼入れを行うことにより、一定の焼入れ温度を得ることができます。微細構造と特性。焼入れ工程において、合金は溶解線と固相線の間の広い温度範囲、溶解温度での低い押出変形力、低い焼入れ感度などの特性を有することが期待されます。

(III) 老化処理

時効処理とは、焼き入れしたアルミニウム合金鋳物を一定の温度に加熱し、その温度で一定時間保持した後、炉から取り出して室温になるまで空冷し、アルミニウム合金の成分を分解する技術です。過飽和固溶体を形成し、合金マトリックスの微細構造を安定化します。

合金の時効処理プロセスでは、温度の上昇と時間の延長に伴い、過飽和固溶体の格子領域の消失、特定の基準による第二相原子の偏析など、いくつかの段階を経ます。規則と G-PII 領域の形成、その後の準安定第 2 相 (遷移相) の形成、多数の G-PII と少数の準安定相の組み合わせ、および準安定相から安定相への変化と第二相粒子の凝集。老化治療は、大きく「自然老化」と「人工老化」の2つに分けられます。自然時効とは、室温で時効強化を行う時効処理を指します。人工老化はさらに不完全人工老化、完全人工老化、過老化に分けられます。

(IV) 循環処理 循環処理は、アルミニウム合金のやや特殊な熱処理方法です。アルミニウム合金鋳物は、特定の氷点下温度（-50 °C、-70 °C、-195 °C など）まで冷却され、その温度に一定期間保持されます。次に、鋳物を 350 °C 以下に加熱すると、合金内の中間固溶体の格子が収縮と膨張を繰り返し、各相の結晶粒がわずかに移動します。これを行う目的は、これらの固溶体の結晶格子内の原子偏析領域と金属間化合物の粒子をより安定な状態にし、製品部品の寸法と体積をより安定させるという目標を達成することです。加熱と冷却を繰り返す熱処理工程で、高い精度と使用時の寸法の安定性が要求される部品に適しています。通常の鋳物にはこのような処理は行われないことが多いです。 Ⅲ．熱処理の重要な要素 #(I) 熱処理装置の要件 熱処理装置は、アルミニウム合金の熱処理プロセスにおいて重要な役割を果たします。まず、アルミニウム合金の焼入れ温度と時効温度の温度差は大きくないため、炉内の温度差は±5℃以内に制御する必要があります。これは、アルミニウム合金の焼入れ温度が合金内の低融点共晶成分の融点に近いためです。温度差が大きすぎると、アルミニウム合金の微細構造が不均一になり、その特性に影響を与える可能性があります。例えば実際の生産において、炉内の温度差が±5℃を超えると、アルミニウム合金鋳物の各部の固溶度が変化し、強度や硬さなどの機械的性質に影響を及ぼします。第二に、温度が上記の誤差範囲内にあることを保証するために、温度測定および温度制御機器が高感度かつ正確であることが要求されます。温度測定器および温度制御器の精度はグレード 0.5 未満であってはなりません。このようにして、炉内の温度を正確に制御して、熱処理プロセスの安定性と信頼性を確保することができます。たとえば、一部の高度な熱処理装置には、高精度の温度測定および温度制御装置が装備されており、炉内の温度をリアルタイムで監視し、あらかじめ設定された温度曲線に従って自動調整することで、アルミニウム合金鋳物が常に適切な温度に保たれるようにします。熱処理プロセス中の適切な温度環境。また、炉内の各ゾーンの温度は均一であり、その差は 1 ～ 2 °C の範囲内である必要があります。この目的を達成するために、熱処理装置には通常、炉内の熱風が均一に流れるように循環装置が取り付けられており、アルミニウム合金鋳物の各部が均一に加熱および冷却されます。例えば、大型のアルミニウム合金熱処理炉では強制循環換気方式を採用しているものがあります。高出力ファンがアルミニウム合金鋳物に熱風を均一に吹き付け、炉内の各ゾーンの温度を狭い範囲に保ちます。急冷タンクには、水の加熱と温度の均一性を確保するための加熱および循環装置も備えられています。焼入れはアルミニウム合金の熱処理における重要なステップの 1 つであり、焼入れ媒体の温度均一性は鋳物の冷却効果と機械的特性に直接影響します。例えば、焼入れ工程において、焼入れ媒体の温度が均一でないと、アルミニウム合金鋳物の冷却速度が部位によって異なり、内部応力や組織の不均一などの問題が発生する可能性があります。したがって、焼入れタンクの加熱循環装置により、焼入れ媒体の温度を常に適切な範囲に保つことができ、焼入れ効果と鋳物の品質が向上します。最後に、汚染された冷却水は定期的に検査し、交換する必要があります。焼入れプロセス中、冷却水はアルミニウム合金鋳物の表面の不純物や酸化物によって汚染され、冷却効果や鋳物の品質に影響を与える可能性があります。したがって、汚染された冷却水の定期的な点検と交換は、熱処理の品質を確保するための重要な対策の 1 つです。たとえば、一部の企業では冷却水管理に関する厳格な規定を策定し、定期的に冷却水をテストして交換し、焼入れプロセスがスムーズに進むようにしています。

(II) 焼入れ媒体 焼入れ媒体は、熱処理の様々な目的や効果を確実に達成するための重要な要素です。急冷媒体の冷却速度が高いほど、鋳物の冷却はより激しく（より速く）なり、金属微細組織中のα固溶体の過飽和度が高くなり、その結果、鋳物の機械的特性が向上します。キャスティング。これは、Ａｌのα固溶体中に金属間化合物等の強化相が多く固溶しているためである。たとえば、異なる濃度の PAG 急冷液を使用すると、7249 アルミニウム合金の機械的特性、分極曲線特性、粒界腐食特性に異なる影響を与えることが研究で示されています。 30% PAG 急冷液で急冷された合金は、最高の強度と可塑性を備え、分極プロセス中の腐食電流と腐食速度が低くなります。比較的高い強度と塑性を確保しながら良好な粒界腐食耐性を備え、最高の総合性能を備えています。別の例としては、2519A アルミニウム合金シートの場合、さまざまな媒体で急冷され、事前に変形された合金の強度が、変形されていない合金の強度よりも高くなることが挙げられます。 T8 状態では、この合金は 20 °C の水中で急冷すると最も高い引張強度を持ちます。空気中で急冷した場合、引張強さは最も低くなります。一方、異なる媒体で急冷し、予め変形させた合金の耐粒界腐食性および耐剥離腐食性は、変形していない合金よりも優れています。 20 °Cの水中で急冷した合金は、粒界腐食および剥離腐食耐性が最も優れていますが、空気中で急冷した合金は、耐粒界腐食および剥離腐食性が最悪です。さらに、焼き入れ水の温度も鋳造アルミニウム合金の機械的特性に影響を与えます。研究によると、合金試験片の強度と硬度は焼入れ水の温度に関係しており、80 °C で焼入れすると総合的な性能が最高の合金材料が得られることがわかっています。この焼入れ水温度では、合金試験片の破壊モードは主に局所的なへき開を伴う延性破壊であり、合金は比較的良好な機械的特性を示します。

(III) 温度測定及び温度制御機器及び材料

温度測定器および温度制御器の精度はグレード 0.5 未満であってはなりません。熱処理加熱炉には、温度表示と温度表示を確実にするために、自動記録、自動警報、自動電源遮断、電源復帰などの機能を備えた、温度を自動的に測定および制御できる装置および機器を装備する必要があります。炉内の制御が正確で、温度が均一です。

高精度の温度測定器と温度制御器は、炉内の温度をリアルタイムで正確に監視し、熱処理プロセス中の温度が常に適切な範囲内にあることを保証します。例えば、炉内温度が設定範囲を超えた場合、自動警報装置が適時に警報を発し、オペレーターに調整を促します。自動電源遮断装置と電源復帰装置により、温度異常などの異常が発生した場合に適時に電源を遮断し、装置やワークの安全を守ります。問題が解決すると、熱処理プロセスの継続を確保するために電源が自動的に回復します。

自動記録装置は熱処理プロセス中の温度変化を記録し、その後の品質分析とプロセスの最適化のためのデータサポートを提供します。たとえば、温度記録曲線を分析することで、さまざまな段階での温度変化の傾向を理解し、考えられる問題を見つけて、目標を絞った調整や改善を行うことができます。

これらの自動温度制御装置の機能は、熱処理の精度と安定性を向上させ、人為的要因の影響を軽減し、熱処理プロセス中にアルミニウム合金鋳物の均一な組織と特性を確保し、品質と信頼性を向上させることにあります。製品の。

IV.アルミニウム合金の強化方法

（一）業務の強化

加工強化は、合金を塑性変形させて高い強度を得る方法です。合金の加工強化の本質は、塑性変形中の転位密度を増加させることにあります。金属が激しく変形すると、転位密度は 106/cm2 から 1012/cm2 以上に増加することがあります。合金中の転位密度が高いほど、変形が続く滑り過程で転位同士が交差する機会が多くなり、転位間の抵抗が大きくなります。その結果、変形抵抗も増加し、合金が強化されます。

加工強化の程度は、変形速度、変形温度、合金自体の性質によって異なります。同じ合金材料を同じ温度で冷間変形させた場合、変形速度が大きいほど強度は高くなりますが、変形速度が大きくなると塑性は低下します。変形温度が比較的低い場合、転位の移動度は劣ります。変形後、転位の大部分は無秩序かつ不規則に分布し、転位もつれを形成します。このとき、合金の強化効果は良好ですが、可塑性も大幅に低下します。変形温度が比較的高い場合、転位の移動度が大きくなり、クロススリップが発生します。転位は局所的に集まって絡み合って転位クラスターを形成し、下部構造とその強化が現れます。このときの強化効果は冷間変形ほどではありませんが、塑性の損失は比較的小さいです。

(Ⅱ)ソリューションの強化

純アルミニウムに合金元素を添加してアルミニウム系固溶体を形成させると、格子歪みが生じ、転位の移動が妨げられ、固溶強化と強度向上の役割を果たします。 Al-Cu、Al-Mg、Al-Si、Al-Zn、Al-Mn などの二元合金は、一般に限られた固溶体を形成する可能性があり、すべて比較的大きな限界溶解度を有するため、顕著な固溶強化効果があります。

たとえば、スカンジウムを含む超高強度アルミニウム合金では、一般的な添加剤としての Sc 元素は、Sc-Al 固溶体を形成することでアルミニウム合金の強度と靱性を向上させることができます。一方、適切な量のTiやZrなどの元素も、強化溶液プロセスを効果的に促進できます。 Sc 元素との相互作用により、多層および多相の複合強化システムを形成できます。

(III) 異相強化

アルミニウム合金中の異相は通常、硬くて脆い金属間化合物です。それらは合金内の転位の移動を妨げ、合金を強化します。たとえば、Sc を含む超高強度アルミニウム合金では、適切な強化溶体化処理によってアルミニウム合金の耐食性と高温性能も向上します。ただし、異相の数が多すぎると強度と可塑性が低下します。異相の組成と構造が複雑になり、融点が高くなるにつれて、高温での熱安定性が向上します。

(IV) 分散強化

分散相粒子のサイズが小さくなり、その分布がより均一になるほど、強化効果は高くなります。たとえば、微細な分散相粒子をアルミニウム合金に添加すると、転位の移動を妨げ、合金の強度と硬度を向上させることができます。

(V) 析出強化

合金が溶体化処理温度で焼鈍されると、合金元素がマトリックスに溶解し、過飽和固溶体が形成されます。続いて、過飽和固溶体を急冷して合金元素の拡散や析出を防止するために急冷を行う。時効プロセス中に、合金元素が過飽和固溶体から析出し、細かく分散した第 2 相粒子が形成されます。これらの粒子は通常、合金元素が豊富な化合物または金属間相であり、そのサイズ、形状、分布は合金の強度と硬度に大きな影響を与えます。

(VI) 粒界強化

時効プロセス中に、析出相は粒界で析出する傾向があり、粒界析出ゾーンが形成されます。粒界析出帯は粒界の滑りを妨げ、粒界のせん断抵抗を改善し、それによって合金の全体的な強度を高めます。同時に、析出相は亜粒界にも析出し、亜粒界を強化し、合金の全体的な機械的特性をさらに向上させます。

(VII) 総合強化

実際の応用では、通常、複数の強化方法が同時に機能します。例えば、Scを含む超高強度アルミニウム合金では、添加剤の種類、加熱温度、時間などのパラメータを最適化することで、溶液を強化することでアルミニウム合金の強度と靱性を大幅に向上させることができます。同時に、溶液を強化すると、アルミニウム合金の耐食性と高温性能も向上します。将来的には、複数の添加剤を調整して強化したSc含有超高強度アルミニウム合金の微細構造と特性、さらに複合用途におけるSc含有超高強度アルミニウム合金の機械特性や耐食特性の解明が期待されます。環境をさらに研究することができます。

V. 特定の合金の特性に対する熱処理の影響

(I) 2024 合金の微細構造と特性への影響

2024 合金は、高強度および高硬度の Al-Cu-Mg シリーズのアルミニウム合金に属し、航空宇宙産業で広く使用されています。溶体化処理と時効処理は、2024 合金の可塑性、強度、耐食性に重要な影響を与えます。

溶体化処理中、サンプルの最初のグループは溶体化 - 熱 - 処理され、さまざまな温度に保持されました。結果は、合金を特定の温度 (500 °C など) で 50 分間溶体化処理した後、合金内の可溶相が完全に溶解し、その後の時効処理の基礎を築くことができることを示しました。溶体化処理により合金中の元素の分布を調整し、CuやMgなどの固溶元素を結晶粒界や結晶粒内に均一に分布させて過飽和固溶体を形成し、合金の強度と硬度を向上させることができます。同時に、溶体化処理により合金の可塑性も改善できます。研究データによると、溶体化処理後の 2024 合金の塑性はある程度改善できることがわかっています。

2024 合金の特性に対する時効処理の影響も非常に重要です。サンプルの 3 番目のグループは、最初に溶体化処理され、次にさまざまな温度で長期の時効熱処理を受けました。実験の結果、この合金は 180 °C で 10 時間の人工時効処理後に最良の微細構造と特性が得られ、硬度は 81.3 HRB に達することがわかりました。時効処理の過程で、不安定な過飽和固溶体が分解し、過飽和固溶体から第二相粒子が析出し、α(Al)アルミニウム粒子の周囲に分布して強化効果をもたらします。 2024 などの合金の自然時効により、室温で析出強化効果が生じ、合金の強度が向上します。同時に、時効処理により合金の耐食性も向上します。微細な欠陥や表面酸化層を除去することで合金の表面品質が向上し、均一で緻密な酸化膜の形成が促進され、合金の耐食性が向上します。

(II) 7075 合金の微細構造と特性への影響 1 段階時効は、7075 合金の繊維構造、第 2 相粒子の形成、微小硬度、およびピーク強度に重要な影響を与えます。 120 °C の一段階時効条件下で、さまざまな時効時間でサンプルの硬度、降伏強さ、引張強さ、伸びおよび面積減少を測定することにより、7075 アルミニウム合金が強度と強度の最適な組み合わせを得ることができることがわかりました。 120 °C で 24 時間エージングした場合の可塑性。二段階時効の直交実験により、7075アルミニウム合金の二段階時効処理では、前時効温度は140℃、保持時間は4時間であり、第二段階時効温度は140℃であることがわかった。温度は１４０℃〜１６０℃、保持時間は１０時間とした。この処理プロセスにより、より優れた総合特性を備えた製品が得られます。 1 段階の時効プロセス中に、7075 合金の繊維構造が変化します。時効時間が長くなると、繊維構造が徐々に緻密になり、合金の強度が向上します。同時に、第二相粒子も徐々に形成されます。これらの第 2 相粒子は合金内の転位の移動を妨げ、合金を強化します。たとえば、MgZn2 と Al2Mg3Zn3 はアルミニウムへの溶解度が高く、温度との明らかな関係があり、強力な時効硬化効果を持っています。一段階時効処理により、7075 合金の微小硬度とピーク強度も大幅に向上します。時効時間が増加するにつれて、微小硬度は継続的に増加し、ある時間が経過すると、硬度は安定する傾向があります。ピーク強度もエージングプロセス中に徐々に増加します。これは、時効処理により合金中の強化成分が最大限に溶解し、室温まで固定されたままとなり、合金の強度が増加するためです。

VI.溶接後熱処理 (1) 溶接後熱処理が強度と靭性に及ぼす影響 熱処理可能な強化アルミニウム合金の場合、溶接後、母材の熱影響部の強度を回復するために再度熱処理を行うことができます。本来の強度に近いレベルまで。一般に、接合部の破損は溶接部の溶融部で発生します。溶接後熱処理を再実行した後、溶接金属によって得られる強度は主に使用する溶加材に依存します。溶加材の組成が母材の組成と異なる場合、強度は溶加材による母材の希釈度に依存します。溶接金属の熱処理と最適な強度を両立。溶接後の熱処理により強度は向上しますが、溶接部の靭性がいくらか失われる可能性があります。溶接部付近の析出と溶融部の粒界の溶融により、熱処理強化アルミニウム合金の一部の溶接部の靱性は非常に低くなります。状況がそれほど深刻でない場合は、溶接後の熱処理により可溶成分が再溶解し、より均一な構造が得られ、靭性がわずかに向上し、強度が大幅に向上します。例えば、6061アルミニウム合金をT4（溶体化処理＋自然時効）熱処理状態で溶接し、溶接後にT6（溶体化処理＋人工処理）処理を行うと、溶接強度は280MPaに達します。 T6 処理では、アルミニウム合金を 535 ± 5 °C に加熱し、6 時間保持した後、80 ± 10 °C の水中で 5 分以上の焼き入れを行います。次に、165 ± 5 °C の低温炉で 4 ± 0.5 時間熟成します。処理後の硬度は通常 HB80 ～ 90 に達し、伸びは 8% 以上、引張強さは 250 ～ 290 MPa に達します。 6082-T6 アルミニウム合金溶接継手については、溶体化＋時効処理と時効処理の 2 つの熱処理方法を実施しました。未処理の 6082 - T6 溶接継手の引張強度は 225 MPa で、破断位置は熱影響部にあり、継手の最低硬度値は熱影響部にありました。時効処理後、6082-T6 溶接継手における強化相の分布はより均一になり、溶接部の微細構造には明らかな変化はなく、溶融部と熱影響部の微細構造はわずかに変化しました。洗練された。引張強さは 264 MPa で、破断位置は依然として熱影響部にあり、接合部の最低硬度値も依然として熱影響部にありました。溶体化+時効処理後、6082-T6溶接継手では微細な強化相が再析出し、溶融部と熱影響部の微細構造が大幅に微細化され、引張強さが302MPaに増加し、破壊が発生しました。溶接部では硬度値が未処理の 6082 - T6 溶接継手の硬度よりも大幅に高く、最も低い硬度値は溶接部にありました。

(II) 技術の要点 1. 保温問題: 重要な技術は保温問題にある。プロセスに従うことが重要です。高温炉（溶体化炉）から水焼入れへの移行は、できるだけ早く行う必要があります。そうしないと、溶液効果が影響を受け、最終的には熱処理効果が影響を受けます。 2. 残留物の除去：溶接部品の溶接後、ガス溶接または被覆電極溶接を使用する場合、溶接部の両側に残っているフラックスとスラグを目視検査の前に適時に除去する必要があります。溶接部の非破壊検査。これは、スラグと残りのフラックスが溶接部とその表面を腐食するのを防ぎ、悪影響を避けるためです。一般的に使用される溶接後の洗浄方法には、60 °C ～ 80 °C の温水でのスクラブ洗浄が含まれます。質量分率 2% ～ 3% の重クロム酸カリウム (K2Cr2O7) または無水クロム酸 (CrO3) に浸漬します。その後60℃～80℃の温水で洗います。乾燥オーブンまたは自然乾燥で乾燥させます。残留フラックスの除去効果をテストするには、溶接部分の溶接部に蒸留水を滴下し、蒸留水を集めて 5% 硝酸溶液が入った小さな試験管に滴下します。白い沈殿物がある場合は、フラックスが完全に除去されていないことを示します。 3. 溶接部品の表面処理：適切な溶接プロセスと正しい操作技術により、溶接後のアルミニウムおよびアルミニウム合金の溶接継ぎ目の表面は、均一で滑らかな波状の外観を持ちます。アルミニウムワークの表面品質を向上させるためのアルマイト処理、機械研磨等を行うことができます。しかし、アルミニウムおよびアルミニウム合金は、摩擦係数が比較的高い柔らかい金属です。研削プロセス中に過熱が発生すると、溶接部分が変形したり、粒界から破壊する可能性があります。これには、研磨プロセス中に十分な潤滑が必要であり、金属表面にかかる圧力を最小限に抑える必要があります。 VII.新しい熱処理方法と性能向上へのアプローチ (1) 界面置換と分散戦略 天津大学材料学部のHe Chunnian氏率いるチームは、「界面置換」分散戦略を革新的に提案し、単一粒子レベルの達成に成功しました。アルミニウム合金中に約5ナノメートルの酸化物粒子が均一に分布しています。この戦略によって製造された酸化物分散強化アルミニウム合金は、依然として前例のない引張強度 (約 200 MPa) と 500 °C もの高温での高温クリープ耐性を示します。航空宇宙などの現在の分野で最も懸念されている 300 °C ～ 500 °C の温度範囲では、従来のアルミニウム合金の機械的特性は急激に低下しますが、この戦略で製造されたアルミニウム合金は最高レベルをはるかに上回ります。アルミニウムベースの材料は国際的に報告されています。彼らはまず、金属塩前駆体の分解中の自己組織化効果を利用して、数層のグラファイトでコーティングされた超微細酸化物粒子を調製しました。ナノ粒子間のより強力な化学結合の組み合わせは、グラファイトとコーティング層の間のより弱いファンデルワールス力の組み合わせに置き換えられ、それによってナノ粒子間の接着力が 2 ～ 3 桁減少しました。これに基づいて、単純な機械的ボール-ミリング-粉末-冶金プロセスを通じて、アルミニウムマトリックス中に高い体積分率(体積分率8%)の単一粒子レベルの超微細酸化物粒子の均一な分散が達成されました。そして、このアルミニウム合金は、極めて優れた高温機械的特性と高温クリープ耐性を示しました。この材料の 300 °C および 500 °C での引張強さは、それぞれ 420 MPa および 200 MPa です。 500 °C、80 MPa のクリープ条件下では、定常状態のクリープ速度は 10-7 s-¹ です。本研究は、軽量金属を強化する超微粒子ナノ粒子の驚異的な耐熱メカニズムを解明し、軽量、高強度、耐熱性を備えた金属材料の開発と航空宇宙、輸送等の分野への応用に新たなアイデアを提供します。 (2) 電気パルス処理技術 2015 年に吉林大学の Xu Xiaofeng 氏は、アルミニウム合金の電気パルス処理技術 (EPT) を提案しました。この技術は、瞬間的な高エネルギー入力に依存しており、7075 アルミニウム合金の溶解時間を 220 ミリ秒に短縮します。電気パルス処理技術は、7075 アルミニウム合金の溶体化プロセスを大幅に加速します。従来の溶液法と比較して、パルス電流で処理したサンプルの過飽和はわずかに低くなりますが、パルス電流処理によって引き起こされる結晶粒微細化と析出物相微細化の複合効果はより優れており、人工時効後の強度は高くなります。従来のT6処理サンプルよりも高い値を示します。さらに、パルス電流処理の処理時間は 1 秒未満であり、熱処理プロセス中の材料の変形や酸化を回避できます。 SST (溶体化処理) と EPT の後、合金内で再結晶が起こっていることが光学的微細構造図からわかります。パルス電流で処理したサンプルの粒径はわずか 15 μm ですが、従来の溶液サンプルの粒径は 53 μm です。溶体化処理およびパルス電流処理後の合金の引張強さと伸びが向上しました。人工時効後、パルス電流で処理された合金は強度が高く、伸びの損失が少なくなります。パルス電流処理後の細粒構造が合金の強度にさらに寄与すると考えられます。

(III) 極低温処理 極低温処理は、アルミニウム合金の残留応力を除去するだけでなく、合金の寸法安定性を改善し、機械加工変形を低減することができます。極低温処理により、強度、可塑性、衝撃靭性などのアルミニウム合金の機械的特性を向上させることができます。たとえば、DJL (Dejieli) 一体型極低温焼戻し炉を使用してアルミニウム合金に熱間-冷間サイクル高温-低温処理を施すと、アルミニウム合金の残留応力の値が大幅に減少し、アルミニウム合金の残留応力が減少します。アルミニウム合金は最大で50％以上削減できます。 DJL統合極低温焼戻し炉を使用したアルミニウム合金の極低温処理は、アルミニウム合金製品の機械加工変形を効果的に低減し、製品の加工歩留まりを向上させることができます。極低温処理は、アルミニウム合金部品内部の残留応力を効果的に軽減し、アルミニウム合金の寸法安定性と精度を向上させ、その後の使用中の変形を防ぐことができます。温冷サイクル治療は1回の治療よりも複数回行う方が効果が高く、一般的に推奨される回数は2～3回です。