沉淀硬化,也称为时效硬化,是一种对可锻材料(如金属合金)加热以增强其强度的技术。该技术通过产生固体杂质(称为沉淀)使合金硬化,从而阻止晶格结构中的位错移动。位错是材料塑性的主要原因;因此,没有位错会增加材料的屈服强度。通常使用的合金包括铝、镁、镍和钛合金。。
制造沉淀硬化材料首先将材料加热到非常高的温度,以溶解沉淀。沉淀物完全溶解需要1到20个小时。然后,新的混合物变得过饱和,准备进一步处理。
溶液的过饱和是通过淬火实现的。淬火可以在水、空气或空气和水的混合物中完成。作为固溶强化的一个重要步骤,它使材料更加柔软,为下一阶段的沉淀硬化做好准备。
在初始阶段和淬火阶段之后,溶液老化。人工老化是将溶液加热至室温以上,然后浸泡2至20小时。老化温度和浸泡时间由最终产品的所需强度决定。对温度和时间都要非常小心,因为温度过高和浸泡过多会导致沉淀减少,从而降低强度并增加延展性。
自然衰老是另一种选择。如果决定使用此选项,请注意,自然老化的解决方案比上述方法需要更长的时间。这可能需要几天到几周的时间。
沉淀硬化过程中产生的杂质会破坏不锈钢、铝和其他合金的晶格结构。它们抑制了这些结构中的位错,使松散颗粒更难穿透材料。抑制这些破坏是随时间增加合金屈服强度的关键。
沉淀硬化法生产的合金在制造业中有许多实际用途。它们通常用于制造必须承受高温的零件,例如压力容器或涡轮增压器的零件。许多合金在工业上有非常重要的用途。硅被用来制造半导体材料。铜被用于从造船到屋顶的各种用途。
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