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2024鋁合金現已成為航空領域中使用最廣泛的變形鋁合金之一。除模鍛件外，可用作飛機的主要受力部件，如:骨架零件、蒙皮、隔框、翼肋、冀梁、鉚釘等，是一種最主要的航空鋁合金。通常情況下，鋁合金在航空部件中常使用的熱處理狀態是固溶自然時效狀態。
論文綜述了2024鋁合金固溶時效熱處理理論及熱處理工藝，著重闡述了實時淬火溫度對合金組織和性能的影響，設計了實時固溶淬火溫度對2024鋁合金組織和性能影響的試驗方案，討論了合金組織和性能之間關系的研究方法。
資料顯示，2024鋁合金在固溶溫度495~500℃，保溫時間76min，淬火轉移時間小于15s，淬火水溫25～75℃，自然時效96h條件下，合金板材性能較好。工件出爐后溫度的下降可導致強度降低，故而對于一定厚度的工件淬火轉移時間應控制在一定范圍內，既可以保證工件的力學性能同時又能降低工人的操作難度，給生產上帶來方便。
73683實時固溶淬火溫度對2024鋁合金組織和性能影響試驗方案設計 29
德國科學家于20世紀初打算研究并熱處理一種Cu、Mg元素的鋁合金，并分析對其影響，但經過研究發現結果與預先設想相差甚遠，其硬化效果并不顯著，于是只能把該鋁合金放置在一邊不予理會。可是他輾轉反側并不相信自己的實驗就這么失敗了，他決定在做一次。結果他發現了一個令人奇怪的現象，之前放置在一旁經過熱處理的合金的強度和硬度大大增強，性能得到顯著提升。至此德國科學家威爾姆因禍得福發現了硬化現象，并成功制得眾所周知的硬鋁。此后，材料科學家們經過不斷的完善工藝及改進工藝流程，使硬鋁的使用范圍更加廣泛，在各行各業受到推崇。
在此背景下，本課題所研究的2024變形鋁合金也叫LY12是硬鋁的一種，其綜合性能比較好，擁有較好抗拉強度，塑性，焊接性，成分比較合理特點【1】是有一定的耐熱性，強度高，熱處理工藝要求嚴格，熱處理強化效果顯著,T6熱處理狀態、退火和新淬火狀態下成形綜合性能較好。2024鋁合金最重要值得關注的一點就是晶間腐蝕，本次綜述主要針對這方面入手深入探究2024鋁合金的熱處理淬火工藝，但是有2024鋁合金的抗蝕能力差也有進行了包鋁研究本次論述不做深入探討，一般用純鋁包覆可以得到有效保護焊接時易發生的裂紋,也可以進行鉚接，但未熱處理焊縫的強度為基體的75%-60%，焊縫塑性低，故焊接性能不好。若想大大提高抗蝕能力可用陽極氧化處理、包鋁與涂漆，在退火和新淬火狀態下塑性尚可。
2024鋁合金屬于Al-Cu-Mg系可熱處理強化鋁合金，是國內外使用最廣泛的變形鋁合金。除模鍛件外，2024鋁合金在航空航天中由于其較好的力學性能故而在飛行器中可用作主要受力部件，可見2024鋁合金目前非常重要的地位，具體部件舉例有起到支撐結構作用的骨架零件，承受外部壓力的蒙皮，各種部位的框架，以及飛行器翼肋、翼梁等，甚至包括鉚釘都可以使用2024鋁合金。在正常情況下，2024鋁合金常采用的熱處理時固溶+自然時效狀態，但是目前卻是都采用人工時效是方式，因為節省時間效率高。可是對于2024鋁合金來講自然時效是比人工時效擁有更好的效果對于2024鋁合金的晶間腐蝕來講，本次論述中有部分探討。
表SEQ表\*ARABIC1.1中國航空航天變形鋁合金的主要特性及用途一系鋁合金[2]
鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金又可以細分成九個小類，按數字編號為一系至九系，而鑄造鋁合金可分為五類。
一系接近純鋁，制作上的技術相對較少，生產過程較為簡單，價格相對其他同類產品較低，所以比較常見；二系一般為Al-Cu合金，硬度較高，一般用于航天航空產品；三系一般為Al-Mn合金，其脫氧除銹功能非常優異；四系一般為Al-Si合金，其特點為熔點低，耐腐蝕性及耐磨性優良；五系一般為Al-Mg合金，其密度較低，且有較高的抗拉強度及延伸率，我國的Al-Mg合金的工藝比較成熟；六系一般為Al-Si-Mg合金，它具有四系和五系的優良特點，且可加工性較為良好；七系一般為Al-Zn合金，它的耐磨性和焊接性較好，但是它的耐腐蝕性不好；八系一般用于生產鋁箔；九系一般作為一種常見的備用合金。
一系一般為Al-Si-Mg系合金，強度中等且具有良好的鑄造工藝性；二系一般為Al-Cu系合金，其熱強性好，但是其鑄造工藝性及抗腐蝕性能較差；三系一般為Al-Mg系合金，其機加性能較好，且具有較高的力學性能以及較高的耐腐蝕性，相對的，其耐熱性及鑄造工藝性較差，一般應用場景為造船工業及食品化工行業；四系一般為Al-RE系合金，它的耐熱性和鑄造工藝性很好，但是低溫性能較差；五系一般為Al-Zn系合金，它具有自淬火效應，但是其耐熱性很差
鋁合金中的雜質元素和微量元素元素的比例對鋁合金影響很大。通過對過往實驗數據的分析研究可知，可加入金屬元素：銅（Cu）、鎂（Mg）、錳（Mn）、鐵（Fe）等；非金屬元素：硅（Si）等；以及其他稀土元素。其中，Fe和Si元素會對2024變形鋁合金的性能產生不良影響。
圖SEQ圖\*ARABIC1.1硬鋁的強度與銅、鎂含量關系（Cu+Mg=5%，淬火時效后性能）
在二元系Al-Cu合金中，Cu含量的減少將降低過飽和固溶體的形成使合金力學性能提升，但會犧牲合金的延展性，需要結合實際情況綜合考慮。一般情況下，合金中Cu的含量在2～10%，當Cu含量在4～6%時具有最強的時效硬化效應。
在二元系Al-Cu合金中加入Mg元素，可以改變合金的各項性能。圖1.1所示為添加的合金總量為5%時，銅、鎂相對量。從圖1.1不難看出，隨著Mg元素含量增加，在生成的θ項會使得合金的抗拉性能快速提升；隨后Mg元素不斷增加，部分θ項轉變為S項，并在Mg/Cu元素比例接近1/4時抗拉性能達到最高。之后隨著Mg元素含量進一步增加，全部的θ項轉化成S項，合金的抗拉強度開始慢慢下滑。
在Al-Cu-Mg系合金中，2024鋁合金除了Cu和Mg外，還會加入少量的Mn元素。其作用是改善2024的抗腐蝕性能，同時，適量的Mn元素還會中和Fe元素對合金的產生的不良影響。例如Fe會產生針狀或片狀組織，使鋁合金脆化，而適量Mn元素會減少這種情況。Mn元素在Al中的最大溶解度為1.8%，而通過實驗數據研究發現，當控制加入的Mn元素含量在1%以下時，在固溶處理后，其在Al基體中生成的固溶體，在微觀上會觀察到晶粒得到細化，在宏觀上表現為各項力學性能得到提升。
Fe元素是鋁合金中常見的雜質元素，在鋁合金中，一般以Al3Fe的形式存在。在鋁合金中，隨著Fe元素含量的增加，金相組織中會形成本身硬度很高的針型和版條形的鐵項，其力學性能較差，較脆且割裂了鋁合金的原本組織結構，影響鋁合金的組織性能。
在Al-Cu二元合金，添加微量的Cd、In、Sn元素，能夠使合金在較高溫度下的時效硬化速率增加，相對的，合金在溫度較低時的時效硬化效果會下降。其中In元素的活化能力會對鋁合金表面的三氧化二鋁薄膜產生影響，使其分解而喪失鈍化的能力；相對的，由于它的“活潑”特性，它相對其他金屬元素，失電子能力強，因此可以有效抑制合金的析氫腐蝕。
Ringer等[21]和Nie等[22]發現，在合金中添加其它的微量元素，微合金化作用可在多種鋁合金中表現出來。在合金中加入Mn、Fe、Si等元素可以改善鋁合金的性能。
上個世紀七十年代，美國的Alcoa公司嘗試采用中間形變及最終形變熱處理工藝來改善鋁合金的綜合性能。2024鋁合金的密度和純鋁接近，力學性能卻比純鋁高了8倍，其作為國內為使用最廣泛的變形鋁合金，具有強度高、重量輕、韌性好和加工方便等特點，被廣泛應用于航天領域之中。由于2024鋁合金優異的力學性能，故而在雷達航天等領域用作結構件，飛行器、導彈、火箭等等，就連長征系列運載火箭的結構件都會選擇2024鋁合金，可謂應用廣泛。
目前關于2024鋁合金熱處理的研究不盡相同，但在實際操作中實時淬火溫度對鋁合金性能的影響往往容易被忽略，造成工人造作難度的增加，本次綜述對2024鋁合金的熱處理方面進行討論，主要針對熱處理中實時固溶淬火溫度對2024鋁合金（下文又稱2A12鋁合金）的組織與性能的影響進行討論，研究實時固溶淬火溫度對于降低工人操作難度具有重要意義，即在保證工件性能的同時盡量延長轉移時間可以降低工人的操作難度，對指導生產有重要意義。
2024鋁合金也可進行微合金化處理，通過加入Sc、Zr元素可大大改變其合金性能，據有關研究表明各種含量加入Sc、Zr元素可起到不同的顯微組織細化效果，其中單獨添加0.5%Sc與0.2%Zr效果相對較好。若同時加入合適比例的兩元素還可以大大提高合金的伸長率，以及熱處理后合金的抗拉強度、屈服強度和伸長率。
2024鋁合金化學成分見表2.1鋁合金除了Al外，Cu、Mg是主要成分，其次，2024鋁合金中還包含少量的Mn、Fe、Si等成分[23]。
2024合金在淬火自然時效狀態下有非常好的抗蝕性。出現晶間腐蝕的條件有很多包括：轉移時間，冷卻速度，人工時效，受熱等情況都會引起晶間腐蝕。通過加入變形熱處理可以有效改善2024鋁合金的抗腐蝕性，采用包鋁可以用來保護2024鋁合金這在目前國內非常常見，固溶熱處理會影響合金的力學性能故而應該嚴格控制其溫度，過燒的出現會讓合金徹底報廢無法挽回，同時淬火轉移時間以及冷卻速度對晶間腐蝕的影響也不可忽略，在接下的部分會進行具體論述。
圖2.1所示為Al-Cu-Mg系相圖，由圖可以看出，二元相有CuAl2和Al3Mg2，三元相有Al6CuMg4。當合金中Cu的含量大于2%時出現α（Al）+θ兩相共晶組織。當Mg﹥0.2%，Si≤0.6Mg時，出現S相，當Si﹥0.6Mg時，Mg全部生成Mg2Si相。2024鋁合金中，Cu含量為2.2%-2.5%，一般含量在4%左右。
將2024鋁合金在高溫單相區將剩余相充分溶解在固溶體基體中，通過淬火快速冷卻的方法將會得到過飽和固溶體，所以不同的固溶溫度不同固溶保溫時間都會影響剩余相的溶解，進而影響合金的力學性能。在本次綜述中主要針對了固溶時間和溫度對合金強度的影響進行了討論。
2006年，金曉鷗實驗表明，對500℃/90min條件下固溶處理后過時效態的2024鋁合金進行疲勞實驗。在真空狀態下進行低應力循環，可以降低鋁合金在生產初期硬度過高的問題。
2011年，劉鑫漢等人采用了相變制冷凝固技術，為2024鋁合金的過燒無問題開辟了未來，史無前例的在保證力學性能的前提下解決了過燒問題，而且解決的方式非常直接，它的舊工藝的已經完全被取代，因為這種方法從根本上解決了這個問題，那就是提高溶質元素的固溶度。
2011年6月，朱義燈等人發現電場固溶處理加時效成型實驗，可以在保證力學性能的前提下增加回彈率，而且比例提高的幅度特別大達到一倍以上，此項研究的方發現對2024鋁合金今后的意義非常顯著，回彈率的研究又更進了一步。
2011年10月，趙博士等在較優熱處理工藝條件下對2毫米的O狀態的2024-T62試樣進行性能影響研究。研究了固溶時間對力學性能的影響，其趨勢是先平穩到達一定時間后出現了巨大波動，力學性能極其不穩定，20~40min內的伸長率、抗拉強度和屈服強度變化很小，并且跟總體平均值相差不多。故而，固溶時間達到20到40分鐘，可滿足試驗合金的室溫力學性能的要求。綜上所述，2024鋁合金型材較優的固溶制度為490~500℃+20~40min隨著時效的進行，材料的屈服強度不斷降低。因此，得出2024鋁合金的最佳熱處理制度為：490～500℃+20～40min此時材料的析出相細小彌散分布，σ0.2為370MPa、σb為460MPa、伸長率為13%，擁有較高水平的力學性能。
2016年，王曼等人對2024鋁合金的熱處理進行了深入的硬質陽極氧化膜層研究發現，固溶處理加時效可以大大提高工件的陽極氧化層薄膜，并且提高的厚度相當可觀達到了一倍以上，其耐腐蝕性也得到了極大的提高，更加可觀的是合金的硬度也得到非常大的提高，總而言之此項研究極大的加強的合金的力學性能通過增加陽極薄膜厚度的方式。
2000年7月黃光杰等人指出2024鋁合金塑性的影響主要由保溫時間和加熱溫度所決定，同時考慮到晶間腐蝕的影響應該設計合理的轉移、固溶時間以及對淬火水溫的控制，故而設計了一種較為合理的熱處理工藝制度：固溶500℃+10~30min，淬火轉移時間15秒，淬火水溫25~75℃+自然時效96h后，測得合金的抗拉強度大于等于450MPa，屈服強度大于等于295MPa，δ≥19%，無晶間腐蝕。由此可知，經優化工藝處理后2024鋁合金綜合性能好。
與此同時，將2024合金在500℃進行固溶處理5分鐘后，其內部存在大量的沒有轉化為固溶體的第二相（如圖2.3a）。分析其原因為：1.溫度過高；2.固溶處理時間過短。之后加入對比實驗樣本，控制變量為固溶處理時間，得出對比結果：隨著固溶處理時間增加，越來越多的未溶第二相轉化為固溶體。隨之產生的位錯和晶格畸變增加，微觀上，使位錯線變彎，位錯的運動阻力增大；宏觀表現為材料強度得到增強。
根據黃光杰、汪凌云指出由圖2.4可見，以10攝氏度每分鐘的速度加熱合金的過燒溫度為504攝氏度。國燒溫度受升溫速度的影響非常大，超過50攝氏度每分鐘速度以后，過燒溫度達到上限趨于穩定約為506攝氏度。所以，2024合金的固溶溫度為500℃是合理的。通過固溶處理得到固溶體可以很好利用沉淀強化，通過研究表明既不能使試樣過燒又能充分的形成固溶體，故而應該合理控制極限固溶處理的溫度以求充分的強化合金。固溶時間的長短選擇也很重要，既不能使晶粒長大又要使固溶體強化相充分的融入以達到最佳的強化效果和力學性能，所以對過燒溫度的研究很有意義。
上個世紀四十年代初，鋁合金的晶間腐蝕就引起了很多學者的廣泛關注。目前為止，關于鋁合金的晶間腐蝕形成機理主要有以下三種理論:
（1）晶間腐蝕是由電偶腐蝕引起的，形成了陽極性的晶界組成物與基體的腐蝕電位差異[25]。
（2）晶間腐蝕是由溶質貧化區晶格本體之間和破壞電位的差異導致的[26-27]。
（3）晶間腐蝕是由晶界上的析出相的溶解引起的，形成了侵蝕性更強的閉塞區環境[28-29]。
強亞宏[30]對2024鋁合金在T6、T4等不同熱處理狀態下進行晶間腐蝕。研究了自然時效，過時效和人工時效以及時間不足情況下的過時效四種狀態其結果表明前兩者的晶間腐蝕傾向特別小，并對其原因進行的探究，其結果表明：
1.固溶元素Cu會在晶界處以粗大的質點形式發生偏聚其原因主要是由于在空冷狀態下冷卻速度的快慢所導致冷卻的越快這種偏聚情況就越多從而導致了晶間腐蝕傾向就越明顯。
2.對人工時效的研究也在銅元素為主導的方向，研究表明晶界處會形成Cu2Al這種固溶體從而大幅度減少銅元素的含量，并且還可以提高合金力學性能，同時研究還發現了由晶界、固溶體、貧銅區三者會形成一個腐蝕電池。
3.時間不足情況下的過時效形成晶間腐蝕傾向非常大的主要原因就是因為保溫時間，由于時間不足固溶體無法達到最佳的溶解效果，晶界和內部還有大量的固溶體來不及分解導致了晶界腐蝕。
4.相反在過時效時間足夠的情況下則不會出現這種情況故而晶間腐蝕傾向會比過時效時間不足情況下的晶間腐蝕傾向小得多。
根據賀春林、白瑩瑩等人研究了水中淬火、空氣中冷卻、時效峰值狀態，時效時間不足狀態、以及時效時間過長狀態五種狀態下的2024鋁合金的晶間腐蝕，根據他們的研究也得出了詳細并且與之前相差不多的結果。他們主要的探究手段是通過鹽霧實驗，實驗發現腐蝕產物增重速率是不一樣的，相比較而言在水中淬火形成腐蝕產物的速率會比在空氣中冷卻小得多，而且研究也發現的時效的腐蝕增重速率與時間的關系，其趨勢是先增加達到峰值也就是峰時效狀態下為最大值之后又會呈現下降趨勢，故而也得出跟之前相同的結論冷卻速度影響晶間腐蝕，且冷卻速度越快晶間腐蝕越少。
淬火介質中最為常見的是水，可以達到快速冷卻的效果還可以控制溫度，還可以變成各種鹽溶液或者水溶液在其他金屬的淬火介質中也很常見。由于淬火的冷卻速度跟材料殘余應力等性能息息相關，故而淬火介質的選擇以及冷卻速度選擇非常重要，本文主要討論的是淬火時合金的溫度對晶間腐蝕的影響導致不同的力學性能，故而選擇的淬火介質大多為水。
在2024鋁合金經過固溶處理后轉移的過程中相當于在空氣中冷卻，從這一角度出發在上述討論中已經發現空冷狀態的晶間腐蝕傾向要遠遠大于水冷，所以轉移的過程中非常容易容易造成較大晶間腐蝕傾向，一定要控制好極限的轉移時間。值同時2024鋁合金的在淬火過程中的淬透性以及殘余應力的控制也應該被注意。冷卻速度越快將會導致合金的淬透位置只在表面，而心部卻沒有得到充分的降溫，因為表面還在降溫而心部需要散熱，這將嚴重阻礙心部散熱，從而導致心部降溫不足因為它的冷卻速度要遠遠小于表面。因此，不同厚度的合金其冷卻速度、轉移時間都是不一樣的要根據合金的尺寸視情況而定，要考慮到表面和心部的彈性模量，熱膨脹系數等等，這些不同將會導致表面和心部不同部位擁有各種各樣的殘余應力。所以在最大限度的控制轉移時間進而控制2024鋁合金的實時淬火溫度，并且還要獲得最好的力學性能盡量降低殘余應力等等。
根據李晗等人研究工件從出爐到進入淬火槽之間的間隔時間，稱為轉移時間。并且也研究了轉移時間對合金的影響，通過他們的研究發現在轉移過程中相當于空冷也會導致部分固溶體溶解，這是影響合金力
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