2099鋁鋰合金擠壓材的組織與性能初步研究.pdf

1、2099鋁鋰合金是當(dāng)今世界最先進(jìn)的鋁鋰合金之一。在技術(shù)發(fā)達(dá)國家,該合金已代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋁合金應(yīng)用在大型飛機(jī)上,取得7%～17%的減重效果。因其具有密度低、比模量(剛度)高、比強(qiáng)度高、各向異性低、耐超低溫性能高、熱暴露穩(wěn)定性優(yōu)良、損傷容限性高、可焊性好等一系列性能,而成為先進(jìn)國防武器裝備和航空航天高科技領(lǐng)域中最重要的結(jié)構(gòu)材料之一。本文以2099鋁鋰合金擠壓材為主要研究對象,利用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)等顯微

2、分析和硬度、導(dǎo)電率、拉伸等性能測試,對合金的固溶處理、時效制度、力學(xué)性能、抗腐蝕性能、熱暴露穩(wěn)定性以及等軸晶制備等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,所開展的探索性工作及取得的創(chuàng)新成果如下:
　　 (1)研究了2099鋁鋰合金擠壓材的固溶處理。研究發(fā)現(xiàn),2099鋁鋰合金經(jīng)擠壓變形后內(nèi)部粗大第二相得到顯著碎化;再經(jīng)540℃×2h固溶處理后,碎化的粗大第二相得到顯著溶解,且合金內(nèi)部仍存在較明顯的位錯強(qiáng)化,說明540℃×2h是合金的一種好的固溶處理

3、制度。
　　 (2)研究了2099鋁鋰合金擠壓材的時效及其對硬度、導(dǎo)電率和抗腐蝕性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),2099鋁鋰合金擠壓材經(jīng)固溶(540℃×2h)-預(yù)壓縮(2.81%)-1級時效(121℃×14h)后,隨著2級時效(48h)溫度的增高,合金的硬度先增加后顯著下降,在181℃時達(dá)到最高;導(dǎo)電率變化不大;抗晶間腐蝕性能與2024-T6、7075-T6鋁合金相當(dāng),腐蝕等級為4級,但其存在方向性,欠時效和過時效都提高了合金的抗晶間腐蝕

4、性能;抗剝落腐蝕性能與2024-T6鋁合金相當(dāng),優(yōu)于7075-T6鋁合金,腐蝕等級為PB～PC級。綜合考慮上述性能,2級時效溫度以181℃為最佳,即時效制度為121℃×14h+181℃×48h。
　　 (3)研究了2099鋁鋰合金擠壓材的拉伸性能。結(jié)果表明,2099鋁鋰合金擠壓材經(jīng)固溶(540℃×2h)-預(yù)壓縮(2.81%)-T8時效(121℃×14h+181℃×48h)后,合金具有很高的抗拉強(qiáng)度,達(dá)到599.92MPa,同時塑

5、性也較高,延伸率為7%。拉伸斷口形貌總體上表現(xiàn)為韌窩與沿晶開裂的混合型。
　　 (4)研究了2099鋁鋰合金擠壓材的熱暴露穩(wěn)定性。研究表明,在181℃熱暴露1000h后,2099-T83鋁鋰合金的熱暴露穩(wěn)定性要明顯高于7075-T6鋁合金,與2024-T6鋁合金相當(dāng),但經(jīng)熱暴露后的硬度明顯高于2024-T6鋁合金,其原因應(yīng)主要與合金中T1相有高的抗粗化能力有關(guān)。
　　 (5)探索了等軸晶T8態(tài)2099鋁鋰合金的制備及性能

6、。所采用工藝:2099鋁鋰合金擠壓材固溶處理(540℃×2h)→高溫過時效(400℃×48h)→水平壓縮大變形(沿?cái)D壓棒材軸向)/垂直壓縮大變形(沿?cái)D壓棒材徑向)→常規(guī)固溶(540℃×2h)/強(qiáng)化固溶(540℃×2h+550℃×2h)→T8時效。結(jié)果表明,與T83態(tài)(540℃×2h/固溶-2.81%/預(yù)壓縮.121℃x14h+181℃×48h/T8時效)2099鋁鋰合金擠壓材相比,經(jīng)此工藝處理的合金晶粒等軸性顯著提高,硬度略有下降(～2

7、00HV/～180HV),導(dǎo)電率有所提高,三個方向上的抗晶間腐蝕性能都顯著提高,最大腐蝕深度都小于100μm,腐蝕等級提高至3級,但抗剝落腐蝕性能沒有得到明顯的改進(jìn),仍為PB～PC級。與水平壓縮大變形相比,垂直壓縮大變形的合金抗晶間腐蝕性能更好。與常規(guī)固溶相比,強(qiáng)化固溶可進(jìn)一步改善合金的組織方向性,但其抗晶間腐蝕性能有所下降。
　　 本文研制成功了具有高擠壓成形性、良好力學(xué)性能、抗腐蝕性能和熱暴露穩(wěn)定性能的具有自主知識產(chǎn)權(quán)209