热处理工艺对2091合金力学性能的影响

作者：信息来源:模具 2008-6-26

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摘要：通过采用不同热处理工艺，研究了2091合金欠时效状态的组织及拉伸性能。关键词：热处理工艺。力学性能。铝锂合金中图分类号：TG156。...

摘　要：　通过采用不同热处理工艺，研究了2091合金欠时效状态的组织及拉伸性能。
　　关键词：　热处理工艺；力学性能；铝锂合金
　　中图分类号：TG156.92　　　文献标识码：A　　　文章编号：1001-3814(2000 )03-0043-03

Effects of Heat Treatment Process on the Mechanical Prop erties of 2091 Alloy

WANG Sai-yu
（Depatment of Automation,Huangshi Polytechnic College）

　　Abstract:　The microstructure and mechanical properties of 2091 alloy in short ageing state were studied by means of different heat treatm ent process.
　　Key words:　heat treatment; mechanical properties; Al-Li a lloy

1　概述

　　金属Li的密度只有0.534 g/cm³，世界上最轻的金属元素，用少量Li就可使铝合金的密度大大降低，同时可提高其弹性模量，其强度可与2024、2014、7075 铝合金毗美，将它用于飞机结构材料可使飞机质量减轻。因而，该合金越来越受到航空航天工业的关注。但Al- Li合金可锻性小，文献［1］报道添加合金元素可提高其可锻性。本文对添加了Cu、Mg、Zr元素的Al-Li合金锻坯采用不同的热处理工艺，研究了该合金的组织和性能。

2　实验过程

　　按Al-2.2Li-2.2Cu-1.5Mg-0.12Zr(w%)配料，熔炼三个直径为92～95 (mm)，高120 ～150 (mm)的圆锭，经化学分析，成分见表1。将3个圆锭按图1所示两种工艺流程进行处理即得到1A、2A、3A、1B、2B、3B共6种锻坯，6种锻坯均在170℃时效2h。

图1　工艺流程图

表1　合金的化学成分(w,%)

<DIV align=center>编号LiCuMgZrBiFeSiNaAl1^#2.052.331.130.180.00750.250.030.016余量2^#2.102.451.180.160.0640.110.0790.02余量3^#2.182.331.250.160.0260.140.056

0.014

余量</DIV>

　　从上述6种锻坯分别取硬度试样，作维氏硬度—时效时间(Hv-τ)曲线如图2。图2曲线出现两个峰值，出现第一个峰的时间为峰值时效时间，1A、1B、2A、2B、3A、3B的峰值时效时间分别为16、16、8、4、16、12h；峰值时效时间之前为欠时效区，之后为过时效区。

图2　Hv-τ曲线

　　根据图2对2A、2B、3A、3B锻坯分别在6h、3h、8h、8h欠时效状态下进行拉伸试验，试样尺寸见图3，试验在电子拉伸试验机上进行。

图3　拉伸试样图

3　试验结果及分析

3.1　两种工艺处理的合金在欠时效时的力学性能
　　欠时效状态下的拉伸试验结果如表2。可见，两种工艺处理的合金的伸率虽有所不同，但均在7%～11%之间，而强度则随工艺不同而有比较明显的差别。

表2　欠时效状态试样的力学性能

3.2　两种工艺处理的合金的金相组织
　　图4为2A与2B经170℃×2h时效处理及190℃欠时效处理的金相组织。可见：两者都发生再结晶，只是前者有长得很大的再结晶晶粒及少量粗大析出相，后者再结晶晶粒较细小，析出物比较弥散。经190℃欠时效处理后再作金相分析：2A(6h)再结晶晶粒仍然较粗大，析出物不均匀分布(图4c)。而2B(3h)再结晶晶粒细小，析出相弥散。所以2B(3h)的组织分布有利于提高强度。
　　图5为3A(8h)、3B(8h)的透射电镜照片。前者有许多棒状析出物，经衍射斑标定为T(Al₂Mg Li)相，排列很有规则，在晶界有明显的PFZ区，在晶内分布着针状的S′(Al₂CuMg)相及少量弥散的δ′(Al₃Li)相。后者亦有排列整齐的棒状析出物，针状析出物比前者多，但未发现明显的PFZ区(图5c、b)。S′相对该材料的强化及阻碍共面滑移起重要作用，它使位错采用绕过机制，有利于3B(8h)试样提高其强度与塑性。