蠕變時效成形對2124鋁合金回彈、微結(jié)構(gòu)及性能的影響.pdf

1、2xxx系鋁合金屬時效強化合金，具有強度高，斷裂韌性好，耐熱性，耐蝕性，抗疲勞裂紋擴展性強等諸多優(yōu)點，經(jīng)常用于航空航天構(gòu)件的生產(chǎn)。而對于航空航天構(gòu)件（如飛機機翼構(gòu)件）的制造多用蠕變時效成形工藝。本文以2124鋁合金熱軋板為基礎(chǔ)，利用自制單曲率模具和雙曲率模具進行進行單曲率彎曲蠕變時效成形(SCAF)、雙曲率彎曲蠕變時效成形(DCAF)和振動蠕變時效成形(VCAF)處理，為了對比研究蠕變時效成形和蠕變時效對微結(jié)構(gòu)及性能的影響，本文還在RW

2、S50型電子蠕變松弛實驗機和自制的100KN蠕變實驗機上進行了蠕變時效實驗。采用打點測量方法、OM、TEM、室溫拉伸、Kahn撕裂實驗、SEM等測試技術(shù)，探究了SCAF、DCAF及VCAF對蠕變回彈、微觀組織、力學(xué)性能及各向異性、斷裂韌性及各向異性、斷裂機制的影響，得到了如下研究結(jié)論:
　　 (1)揭示了蠕變成形對回彈的影響規(guī)律。蠕變溫度越高、蠕變時間越長板材的回彈量越小，在不損害合金性能的同時，合理的調(diào)控蠕變溫度和時間可以控制

3、回彈量。當曲率半徑為1000mm時，回彈量窗口可控制在50％～70％之間，其中DCAF/185℃/12h下，2124鋁合金板回彈量為51.7％。振動時效引入蠕變時效成形后可有效降低回彈量。VCAF/185℃/12h合金板回彈量最小，為41.6％，相較于DCAF/185℃/12h回彈降低了24.3％。
　　 (2)2124鋁合金經(jīng)蠕變時效成形處理后，主要強化相為S′相，析出脫溶序列與人工時效態(tài)處理相同。經(jīng)SCAF、DCAF、VCA

4、F處理后2124鋁合金從[100]Al方向觀察到的S′相形貌均呈90°交叉狀分布，并沒有出現(xiàn)所謂的應(yīng)力位向效應(yīng)。另外，振動時效可以調(diào)節(jié)蠕變合金主要強化相S′相的分布和析出數(shù)量，增大了VCAF合金中S′相的體積分數(shù)，并使其更加致密均勻。
　　 (3)探明了蠕變時效成形對力學(xué)性能及各向異性的影響。2124鋁合金經(jīng)SCAF和DCAF處理后，時效條件及初始彎曲狀態(tài)對強度都有影響。隨著溫度的升高，強度先升高后降低，但延伸率卻不斷地降低。在

5、相同時效條件下，DCAF合金的強度值均大于SCAF合金，其中2124鋁合金經(jīng)DCAF處理后抗拉強度可以達到477.4MPa;振動時效對蠕變合金的力學(xué)性能具有提高作用，VCAF/185℃/9h合金強度最大，拉強度為495.7MPa，屈服強度為428.5MPa。蠕變后合金板材的強度各向異性不是很明顯，IPA值均在10％以下;但是延伸率各向異性較為明顯，最大可達23.6％;2124鋁合金經(jīng) DCAF處理后板的力學(xué)性能各向異性程度小于SCAF處

6、理，而引入振動時效的VCAF處理的2124鋁合金的各向異性程度最小。
　　 (4)揭示了蠕變成形對斷裂韌性及斷裂機制的影響。SCAF和DCAF合金的斷裂韌性隨著時效溫度的升高不斷地降低，但相同蠕變溫度和時間下2124合金經(jīng)SCAF和DCAF處理后的斷裂韌性UIE值差別不大;蠕變后樣品的斷裂韌性有明顯的各向異性，其中45°方向最好，90°方向次之，0°最差。斷口機制為韌窩型穿晶斷裂和沿晶斷裂組成的混合型斷裂，隨著溫度的升高，韌窩型

7、穿晶斷裂在不斷的減少，韌窩在不斷地減小和變淺，沿晶斷裂組織在不斷增多。振動時效引入到2124鋁合金蠕變成形后，不但可以提高合金的斷裂韌性還減小了斷裂韌性的各向異性，使成形后的樣品更加穩(wěn)定。
　　 (5)185℃/150MPa條件下，經(jīng)固溶—淬火處理(CA)板材的蠕變機制從位錯增殖發(fā)展為位錯增殖—消毀平衡，其蠕變曲線第一階段與第二階段分界點較為明顯;而經(jīng)固溶—淬火—預(yù)壓縮處理(PCA)板材的蠕變機制主要為預(yù)壓縮引入的位錯消毀，蠕變