2198铝锂合金对时效温度敏感性及其析出行为

通过拉伸测试和透射电镜分析,研究了不同时效温度下2198铝锂合金组织和性能的变化。结果发现:在峰时效之前的小温度区间内,2198铝锂合金对时效温度非常敏感,经淬火变形后在150~170℃下时效14 h,随温度的升高,强化效果显著增加,延伸率降低;观察到的2198合金的析出相相主要是δ′、θ′、β′/δ′、T1、σ相。不同时效温度下得到的析出相的种类和形貌不同,160℃以下时效,析出相以δ′、θ′、β′/δ′为主,160℃以上,以T1、σ相的为主,多种相复合强化。时效过程中析出相的种类和含量的变化是该合金力学性能对时效温度敏感的本质原因。     

重固溶-不同温度T8再时效2195铝锂合金的力学性能与显微组织演化

以5.2 mm厚度2195-T8铝锂合金为对象,进行重固溶、4.5%预变形后不同温度(145C~160℃)的T8再时效处理,研究其力学性能与晶内显微组织演化。结果表明:重固溶处理后的晶粒形态与原始2195-T8态晶粒形态一样,仍然保持为拉长的带状晶粒组织。重固溶并经4.5%预变形后,再采用适当的温度和时间进行T8时效处理,2195铝锂合金可以回复到原始T8态的显微组织和力学性能,即2195铝锂合金采用重固溶-T8再时效处理不会明显损害其力学性能。2195铝锂合金的晶内时效析出相包括T1相(Al2Cu Li)、δ′相(Al3Li)、θ′相(Al2Cu)及θ″相(Al2Cu),其中优先析出相为T1相;较低温度及较短时间时效可形成较多δ′相和θ″相;随着时效时间延长,T1相生长,θ″相转化为θ′相并减少,δ′相消失;时效温度提高可促进该转变过程,加快铝锂合金的时效响应速度。     

焊后热处理对铝锂合金电子束焊接头组织与性能的影响

对2090铝锂合金电子束焊接头进行焊后热处理,热处理工艺为530℃固溶0.5h+190℃时效12h。结果发现,焊接接头的抗拉强度由焊态下的331MPa提高到热处理后的415MPa,焊后热处理使接头的强度大大提高。金相组织观察表明,铝锂合金电子束焊接头经过热处理后焊缝晶粒形貌由焊态下的等轴树枝晶转变成等轴晶,并且在晶粒内部和晶界处析出细小的强化相。XRD相结构分析显示接头焊缝中的强化相主要为δ′(Al3Li)、T1(Al2CuLi)、β′(Al3Zr)等。TEM观察证实,热处理后2090铝锂合金接头焊缝中析出了多量的球状δ′相和针状T1相。拉伸断口分析表明,铝锂合金电子束焊接头在焊态下为带韧窝的穿晶断裂,经过热处理后接头断裂模式转变为沿晶断裂。     

Ce对高强Al-Cu-Li合金组织及拉伸性能的影响

采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜及拉伸性能在测试研究0.11%Ce(质量分数)添加对一种Al-Cu-Li系高强铝锂合金薄板T8态时效(5%冷轧预变形+155℃时效)组织和力学性能的影响。结果表明:0.11%Ce添加明显降低合金强度,但伸长率略有增加。微量Ce添加可细化铸态晶粒组织及固溶再结晶晶粒组织;而且微量Ce添加未改变铝锂合金中时效析出相的种类,主要强化相仍然为T1相(Al_2CuLi)及θ′相(Al_2Cu),但其数量减少。铝锂合金中添加微量Ce,凝固时可形成含Ce且富Cu的Al_8Cu_4Ce相粒子,在后续均匀化及固溶处理时均难以完全溶解,导致固溶基体中的Cu含量降低,时效时含Cu析出相T1相及θ′相含量减少,合金强度降低。     

1420铝锂合金的各向异性

以1420铝锂合金为对象，研究了轧板的各向异性在时效过程中的演化，并探讨了δ′相强化的各向异性机制。研究结果表明：随着时效的进行，合金的各向异性逐渐增强，合金的拉伸断裂特征也出现各向异性；且随着时效的进行，合金的断裂方式由沿晶分层断裂向沿亚晶分层断裂转变。可以认为，δ′相是通过共面滑移来软化滑移面、减少滑移系数目，从而增强合金的各向异性。     

稀土元素Ce和预变形对Al—Li—Cu—Zr合金时效相变过程的影响

以2090铝锂合金为对象，研究了稀土元素Ce和预变形对其时效过程的影响，结果表明：微量Ce(0.11%),能显著弥散T1相，使T1相均匀，细小地析出，且在峰时效态表现明显，但Ce对δ′相的相变过程影响不大，预变形使合金位错密度增大，减小了T1相的形核功，从而促进了T1相和δ′相析出；微量稀土元素Ce(0.04%-0.14%)和预变形（3％－9％）配合使用可达到更好的综合性能效果。     

时效和预变形对2195铝锂合金组织与性能的影响

利用透射电镜、拉伸试验等手段，研究了时效温度、时效时间和预变形量对2195铝锂合金显微组织和力学性能的影响，优化了铝锂合金的时效处理工艺。结果表明：T6态和T8态铝锂合金的硬度均会随着时效时间的延长先增加后减小，经过预变形处理后铝锂合金的峰值硬度对应的时效时间缩短；随着时效时间的延长，T6态和T8态铝锂合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率的变化趋势相同，经过预变形处理的T8态(预变形量5%+175℃/36 h)铝锂合金的峰值抗拉强度、峰值屈服强度和对应断后伸长率较T6态(175℃/48h)铝锂合金分别增加了11.58%、22.97%和17.78%。T6态和T8态铝锂合金中均存在颗粒状δ′相、针状θ′相、类球形δ′/β′复合相和针状T₁相，且后者的T₁相更加细小、数量更多、分布更加均匀。2195铝锂合金适宜的时效工艺和预变形量为175℃/36 h+5%。     

2A97铝锂合金双级时效研究

通过TEM分析和常规力学性能测试,研究双级时效工艺对2A97铝锂合金组织和性能的影响,以优化合金强度和塑性匹配。结果表明:随预时效温度升高,双级时效基体由形成θ′/θ″相和δ′相为主的组织转变为形成T1相、θ″/θ′和δ′相为主的组织。135℃预时效、双级时效基体形成大量细小的θ′/θ″相和δ′相,T1数量少。晶界和亚晶界T1数量多,尺寸小,晶界和亚晶界θ′/θ″无析出带宽度窄。155℃预时效、双级时效可在基体形成以T1相为主的组织,且数量多,尺寸大,均匀分布,T1相、θ″/θ′和δ′相的联合强化作用使合金具有高的强度。     

δ′相的强化贡献及微量稀土Ce的影响

利用TEM技术及体视分析原理, 研究2090铝锂合金和2090+Ce稀土高强铝锂合金(Ce添加量为0.05%)中位错组态、δ′相体积分数随时效条件的变化, 并利用微观力学原理分析和计算δ′相的强化机制及强化贡献. 研究目的在于探讨δ′相的强化作用随时效条件的变化以及微量稀土Ce的添加对δ′相强化贡献的影响. 研究结果表明: 时效初期, Ce的添加对δ′相的沉淀有一定的抑制作用; 理论计算结果表明, δ′相的强化贡献约在30 MPa～60 MPa, 2090+Ce合金中δ′相的强化贡献略低于同等时效条件的2090合金.     

2A97铝锂合金时效行为研究

通过DSC、XRD、TEM、硬度测试和拉伸测试等手段,研究了2A97铝锂合金时效组织和性能变化.结果表明:2A97合金淬火后在165℃时效18 h的显微组织以θ″/θ′和δ′相为主,出现了大量分布不均匀T1相.在165℃时效,随时间延长,T1数量密度增加,平均长度减小,δ′数量密度增加,θ′数量密度和长度增加.在165℃时效18 h得到较高的强度和塑性.淬火变形后于135℃时效的组织以细小θ″/θ′、T1和δ′为主,T1和θ″/θ′数量明显高于未变形时效组织.淬火变形后于135℃时效36 h的强度明显提高,σ0.2,σb和δ5分别为441 MPa,519 MPa和7.4%.     

2090＋Ce铝锂合金时效的外强化效应与机制

研究了时效温度和时间对2090+Ce铝锂合金室温拉伸断裂特征的影响,探讨了铝锂合金未再结晶扁平晶粒结构的外强化效应与机制.从四个方面分析了铝锂合金未再结晶扁平晶粒结构的增塑机制,得出了时效温度和时间对外强化效应的影响规律.表明,铝锂合金未再结晶扁平晶粒结构的强度和塑性都优于再结晶等轴晶粒结构.欠时效至峰值时效阶段,该合金的断裂方式为穿晶剪切断裂与短横向沿晶分层开裂的混合型,其分层倾向及分层强化效应随时效过程而增大.过时效阶段,断裂方式以沿亚晶断裂为主,分层强化效应消失.     

Al—Mg—Li合金组织与性能研究

本文对铝-镁-锂合金的加工工艺、热处理制度对合金组织和性能的影响进行了研究。合金经720℃氩气保护熔铸,520℃、16小时均匀化,500℃热轧92％,500℃固溶处理,190℃、8小时时效后可获最高强度σ_b=450MPa,σ_(0.2)=304MPa,δ=6％。时效时主要析出相δ′相长大遵循d∝t~(1/3)的关系,PFZ长大规律为W∝t~(1/2)。本文对时效各阶段的机制、破断特征及加入稀土元素La的影响进行了讨论。     

2195铝锂合金重固溶-T8再时效的组织与力学性能

以5.2 mm厚2195-T8铝锂合金为基础,进行了重固溶及后续152℃的T8(预变形3%~6%)再时效处理,研究了其微观组织与拉伸性能。结果表明,重固溶处理未显著改变2195铝锂合金的晶粒组织,仍然保持为拉长的扁平状(带状)晶粒组织态。合金的主要时效强化相为T1相(Al_2Cu Li)和θ'相(Al_2Cu)。T1相数量随预变形量增大而明显增加,而峰时效后θ'相数量及尺寸随预变形量增加呈降低的趋势。合金中T1相分数随时效时间延长而增加并主要沿长度方向长大,而峰时效后θ'相随时效时间延长逐渐减少。重固溶T8再时效处理未明显损害2195铝锂合金拉伸性能。     

热处理工艺对铝锂铜合金组织性能的影响

研究了热处理对铸造铝锂铜合金组织性能的影响.研究表明,铸造铝锂铜合金热处理采用(525+3)℃×(0.5～1)h固溶(水冷)+190℃×(8～16)h时效,固溶时效处理后可以得到理想的力学性能(Rm=482～ 523 MPa、A≥5.6％、硬度78 HRB).铸态铝锂铜合金组织的晶粒粗大,以柱状晶居多,晶界偏析严重,而固溶时效后铝锂合金的组织均匀,析出相能够弥散分布,力学性能有所提高.     

2196铝锂合金重固溶-时效组织与性能研究

基于2196-T8511铝锂合金,对其进行重固溶-再时效处理,研究时效时间对其力学性能与组织演化的影响。结果表明:重固溶处理后的晶界清晰。再采用适当的温度和时间进行时效处理,合金可以回复到原始态的力学性能。2196铝锂合金的重新固溶-再时效析出相包括T1相(Al_2Cu Li)、δ'相(Al_3Li)和θ'相(Al_2Cu);较短时效时间可形成较多δ'相和θ'相。随着时效时间的延长,T1相逐渐增多,δ'相和θ'相减少;重新固溶-时效后,断口韧窝增加,仍以分层断裂为主。     

时效制度对2050铝锂合金力学性能及断裂行为的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸测试等方法,研究了时效处理对2050铝锂合金力学性能和断裂行为的影响。结果表明:2050铝锂合金锻件经T8热处理后的纵向拉伸性能优于横向和高向,但3个方向的各向异性较小。时效时间为42 h的合金综合力学性能最佳。合金时效42 h后的光学组织主要由变形和部分再结晶晶粒组成。合金的断裂方式主要为穿晶滑移断裂及沿晶断裂。     

铝锂合金的合金化与微观组织演化

评述了铝锂合金的发展历程和应用以及我国铝锂合金研究所取得的成果。阐述了第3代铝锂合金的成分、微观组织和性能特点,讨论了合金化元素在调控铝锂合金微观组织进而改善性能方面的作用。大量研究表明,这些合金化元素可改变铝锂合金中原有析出相的大小、形状、分布,或刺激新强化相的析出,也可以细化晶粒、控制再结晶和晶粒取向。时效析出过程的本质和动力学在很大程度上取决于合金化元素之间的交互作用和合金原子的团簇化过程。     

预变形对2197铝锂合金显微组织和力学性能的影响

通过力学性能测试,扫描电镜、透射电镜观察等手段,研究了固溶淬火后不同程度预变形对2197铝锂合金力学性能及显微组织的影响.结果表明:随着预变形量的增加,合金的时效响应加快,其强度达到峰值的时间逐渐缩短,且峰值强度明显提高.预变形的加入显著促进了基体中T1相的均匀、弥散析出,θ″/θ′相和δ′相析出受到抑制.     

一种2050铝锂合金薄板的微观组织与力学性能

通过力学性能测试和微观组织观察研究了不同热处理工艺对一种2050铝锂合金薄板力学性能和组织结构的影响。结果表明:2050铝锂合金主要强化析出相为T1相和θ′相,并可能存在少量S′相析出。在T6态(175℃)、T8态(6%预变形+155℃)时效时合金具有不同的时效析出特征;相比于T6态时效,由于时效前预变形的引入,T8态时效时合金中T1相和θ′相析出密度提高,尺寸减小,其对应的强度及延伸率均提高,T8峰时效(32 h)时σ_b、σ_(0.2)和δ分别为531MPa、488 MPa和11.4%。T8态时效(155℃/32 h)时,2%~10%预变形均可促进T1相形核,2%~6%预变形可促进θ′相形核,过大的预变形(如10%)并不能促进θ′相进一步形核,但可显著抑制θ′相长大。     

2091铝锂合金变形断裂过程的原位观察

利用透射电镜对２０９１铝锂合金在不同热处理状态下的变形断裂过程进行了原位观察，结果表明，在不同的时效状态，合金的应变局部化不同，在近峰值时效合金变形时，位错切割δ′相而产生强的共面滑移，引起应变不均匀；而在过时效态合金中，应变集中于晶界ＰＦＺ内，晶内的共面滑移带明显减弱