2197鋁鋰合金組織和性能的研究.pdf

1、本論文研究了2197合金的組織結(jié)構(gòu)和性能(力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和各向異性)之間的關(guān)系，并以2197合金為基準(zhǔn)合金分別或同時(shí)添加微量Sc、Ag、Mg，研究了其對(duì)2197合金的機(jī)械性能和時(shí)效微觀組織的影響。通過(guò)拉伸性能測(cè)試和透射電鏡觀察，主要結(jié)論如下： 1．2197合金在T8態(tài)(510℃/1h固溶+6％預(yù)變形+177℃/20h時(shí)效)下能獲得最佳的強(qiáng)塑性配合：σ<,b>=474.1MPa，σ <,0.2.=428.2Mpa，δ=9.2％

2、。 2．2197合金在T6狀態(tài)欠時(shí)效以δ＇相強(qiáng)化為主，峰時(shí)效以少量δ＇、θ＇和T1相聯(lián)合強(qiáng)化為主，雖然T1相的強(qiáng)化效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于δ＇、θ＇相，但由于該合金不是主要以大量T1相強(qiáng)化為主，因而2197合金只具有中等強(qiáng)度。在T8狀態(tài)，預(yù)變形使T1相大量析出，加快2197合金的時(shí)效速率，提高時(shí)效強(qiáng)度，使峰值提前。 3．鋁鋰合金中各向異性是由晶體學(xué)織構(gòu)和各沉淀相(主要是T1相)共同作用的結(jié)果。T1相在4個(gè){111)<,u>慣習(xí)面上分

3、布不均勻強(qiáng)烈地影響了各向異性。A1<,6>Mn彌散質(zhì)點(diǎn)使T1相較強(qiáng)烈地均勻形核而使各向異性水平降低；同時(shí)A1<,6>Mn彌散質(zhì)點(diǎn)本身在變形過(guò)程中發(fā)生均勻滑移，使合金的變形模式由局部滑移轉(zhuǎn)變成均勻滑移，這使合金的組織分布更多地趨向一致性。 4．鋁鋰合金中Li含量偏高時(shí)會(huì)在固溶體中存在大量殘留的Li。時(shí)效后殘留在固溶體中的Li會(huì)使δ＇、T1相在熱暴露過(guò)程中進(jìn)一步沉淀析出，同時(shí)也使已析出的δ＇相、富Li晶界相粗化，并出現(xiàn)Li原子在晶界

4、偏聚的現(xiàn)象，這些會(huì)導(dǎo)致合金強(qiáng)度上升、延伸率和斷裂韌性降低。本實(shí)驗(yàn)中的2197合金較低的Li含量(1.3～1.7wt％)正是其具有較好熱穩(wěn)定性的原因。 5．Sc的添加沒(méi)有明顯改善2197合金T6狀態(tài)、T8狀態(tài)的強(qiáng)塑性，也未使該合金的性能下降：Sc的添加也不改變2197合金主要強(qiáng)化相的種類，但Sc的加入使合金中出現(xiàn)了初生和次生A1<,3>Sc粒子，時(shí)效過(guò)程中δ＇相依附其上析出與長(zhǎng)大而形成Al<,3>Li／Al<,3>Sc或Al<,3

5、>Li／Al<,3>(Sc、Zr)復(fù)合沉淀相。另一方面，初生Al<,3>Sc粒子的粗化、Al<,3>Li／Al<,3>Sc復(fù)合相的形成和粗化減弱了Al<,3>Sc的彌散強(qiáng)化作用；同時(shí)，對(duì)熱處理可強(qiáng)化的2197合金，Al<,3>Sc的細(xì)晶強(qiáng)化作用與后序的時(shí)效強(qiáng)化效果相比要小得多，因此微量Sc的添加基本不改善熱處理可強(qiáng)化的2197合金的強(qiáng)塑性。 6.單獨(dú)加Ag對(duì)2197合金的固溶強(qiáng)化效果很小，但有較強(qiáng)的時(shí)效強(qiáng)化作用，隨Ag含量的不同

6、，時(shí)效強(qiáng)化效果也不同：Ag、Mg共同加入使2197合金具有較大的固溶強(qiáng)化效果及最強(qiáng)烈的時(shí)效響應(yīng)和時(shí)效強(qiáng)化效果。Ag、Mg的添加對(duì)2197合金的不同影響可通過(guò)溶質(zhì)原子與空位、溶質(zhì)原子與溶質(zhì)原子之間的相互作用來(lái)解釋。同時(shí)加入Ag、Mg后，在Mg、Ag、Li、Cu各元素之間強(qiáng)烈的相互作用下形成Mg-Ag、Li-Ag、Mg-Cu co-cluster，偏析在{111}。面上的Mg-Ag CO-cluster作為載體將Al、Cu、Li聯(lián)系起來(lái)，促