2A97鋁鋰合金熱處理工藝及組織性能研究.pdf

1、2A97鋁鋰合金是我國(guó)自主研發(fā)的新型Al-Cu-Li-X系合金，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、可焊性好、耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。研究熱處理工藝對(duì)其微觀組織和性能的影響，從而改善其強(qiáng)塑性匹配及耐腐蝕性能，可進(jìn)一步推動(dòng)其在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文采用硬度測(cè)試、拉伸性能測(cè)試、金相顯微觀察(OM)、DSC分析、SEM分析及TEM分析等方法研究了2A97鋁鋰合金在不同熱處理工藝下的硬化特征、拉伸力學(xué)性能、晶間腐蝕行為、及其顯微組織變化

2、規(guī)律，不僅優(yōu)化出了合理的熱處理制度，而且探明了該合金在時(shí)效過(guò)程中沉淀析出相的演變規(guī)律及動(dòng)態(tài)析出行為，同時(shí)測(cè)定出了主要沉淀強(qiáng)化相T1相的析出激活能，得出的主要結(jié)論如下:
　　 (1)固溶溫度和固溶時(shí)間對(duì)2A97鋁鋰合金軋制板材的組織性能具有很大影響，合金適宜的固溶溫度為520℃，固溶時(shí)間為90min。經(jīng)此固溶處理后在165℃時(shí)效60h的峰值抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為556 MPa、530 MPa和5.6％。
　　 (

3、2)對(duì)單級(jí)時(shí)效、雙級(jí)時(shí)效和回歸再時(shí)效處理后2A97鋁鋰合金的力學(xué)性能和抗晶間腐蝕性能研究表明:合金經(jīng)200℃/15 min+165℃/24h或200℃/6h+165℃/6h雙級(jí)時(shí)效工藝處理后的抗拉強(qiáng)度均高于540 MPa，伸長(zhǎng)率均在7％以上，此時(shí)合金具有強(qiáng)塑性匹配好，抗晶間腐蝕效果佳，所需時(shí)效時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，因而采用這兩種工藝進(jìn)行時(shí)效最為適宜。
　　 (3)2A97鋁鋰合金具有很強(qiáng)的自然時(shí)效特性，該合金經(jīng)固溶淬火處理后的初始硬度值

4、僅為78HB，自然時(shí)效初期硬度上升很快，時(shí)效24h后已升至110HB;隨后緩慢增長(zhǎng)，7天后硬度可達(dá)124HB;之后進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，隨著自然時(shí)效時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，硬度幾乎不再發(fā)生變化。對(duì)經(jīng)長(zhǎng)期自然時(shí)效處理的樣品進(jìn)行TEM觀察發(fā)現(xiàn)其主要強(qiáng)化相為δ'、G.P.區(qū)、以及δ'/β'復(fù)合相。
　　 (4)2A97鋁鋰合金165℃單級(jí)時(shí)效過(guò)程中沉淀相的析出序列為:α過(guò)飽和固溶體→G.P.區(qū)+δ'→θ'+δ'/θ'→θ'+T1+σ。165℃人工時(shí)效

5、初期的主要強(qiáng)化來(lái)源為G.P.區(qū)、δ'以及δ'/θ'等復(fù)合相，時(shí)效中期和后期的主要強(qiáng)化相為θ'、T1和少量σ相。
　　 (5)2A97鋁鋰合金165℃/60h單級(jí)峰時(shí)效時(shí)主要析出相為數(shù)量較多且尺寸較小的T1相和θ'相;200℃/6h單級(jí)峰時(shí)效時(shí)主要析出相為較少量的T1相和一定數(shù)量的θ'相;與200℃/6h單級(jí)峰時(shí)效相比，經(jīng)200℃/6h+165℃/6h先高溫后低溫雙級(jí)時(shí)效處理后，合金進(jìn)入“過(guò)時(shí)效”階段，T1相數(shù)量有所增加但尺寸變化