冷轧时效处理对Al-Cu-Li合金力学性能、耐蚀性能及热稳定性的影响研究

来源 :常州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Robert_1967
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铝锂合金属于时效硬化合金,具有更低的密度、更高的比强度和比刚度等优点,广泛应用于航空航天领域。随着工业的发展,传统微合金化或热处理方式越来越难以满足合金高强度以及优秀耐蚀性的要求。本文以实验室自行熔炼的一种Al-Cu-Li合金为对象,采用硬度、拉伸、浸泡腐蚀及电化学等测试,首先研究不同固溶温度对峰值时效Al-Cu-Li合金微观组织与性能的影响,其次在最优固溶温度下进行冷轧后时效继续深入研究,最后通过热暴露实验对比研究了欠时效和峰值时效合金拉伸性能及腐蚀性能的变化规律,探讨合金的热稳定机制,并辅以X射线衍射分析、织构测定、金相组织、扫描电镜和透射电镜观察等手段,进行微观组织观察与性能测试,探讨合金性能改善的内在机理,并优化出形变热处理工艺参数。主要研究结果如下:(1)合金经(510℃~550℃,1 h)固溶处理+(180℃,16 h)峰值时效后,其中当固溶温度为520℃时,力学性能与腐蚀性能得到最佳配合。其抗拉、屈服强度和延伸率分别为478 MPa、325 MPa和10.2%,最大晶间腐蚀深度约为210μm。固溶处理温度过低,可溶第二相粒子难以充分溶入基体,合金强度与延伸率没有达到最佳值;固溶温度过高会导致合金过烧。(2)通过(520℃,1 h)固溶处理+60%压下量冷轧+(120℃、140℃、160℃)时效,合金峰值强度比常规峰值时效T6处理提高明显,同时保持较好的塑性,并且晶间腐蚀敏感性较低。其中合金经(160℃,12 h)时效后综合性能较优,抗拉、屈服强度和延伸率分别为582MPa、540 MPa和4.7%,并且合金无晶间腐蚀敏感性,而是发生孔蚀,最大腐蚀深度约55μm。(3)T6合金的强度提高主要源于析出强化,而冷轧时效合金的强度提高不仅归因于析出强化,而且还伴随着位错强化、织构强化以及较细的晶粒组织等多种强化机制。时效过程中,冷轧合金强度和延伸率呈现先增加后减小的变化趋势,并随时效进程的加快而加快,这与时效过程中T1、S′和δ′相的析出变化与位错回复有关。同时,位错发生回复,基体可容纳位错滑移的空间增加,从而使得拉伸变形过程中基体对位错的累积能力提升。(4)T6合金峰值时效阶段发生晶间腐蚀,这与其晶界析出相与晶界无析出带(Precipitate Free Zone,PFZ)之间形成的电位差有关。冷轧时效合金晶间腐蚀敏感性得到改善,在欠时效阶段发生晶间腐蚀,而峰值时效及过时效合金表现为孔蚀,这与时效时晶界析出相在位错作用下由连续分布转变为断续分布的过程加快有关。(5)欠时效合金在150℃热暴露8天,强度略有上升,峰时效态合金强度略有下降,这应该归因于主要强化相T1相的二次析出与其具有较高的抗粗化能力。在175℃、200℃下热暴露,强度显著下降,这主要是由于出现平衡相S相、δ相以及T1相的显著粗化。欠时效与峰值时效合金在150℃、175℃、200℃热暴露后均发生孔蚀,这与晶界析出相呈断续分布有关,且随温度的升高,最大腐蚀深度逐渐加深。
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