时效处理对新型Al-Cu-Li合金组织与性能的影响

通过常温拉伸试验和TEM观察,研究了时效处理工艺对新型Al-Cu-Li合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,时效温度和时效时间对Al-Cu-Li合金的组织性能均产生较大的影响,其中时效温度的影响更为明显.时效前的预变形可促进T1相非均匀形核,使T1相细化,加强T1相对合金的沉淀强化效果,阻止σ相的形成,改善合金的组织,使合金的力学性能得到显著提高.该合金T6态最佳时效制度为:520 ℃×2 h 165 ℃×48 h;T8态最佳时效制度为:520 ℃×2 h (4%～6%)预变形 135 ℃×48 h.     

Al-Cu-Li合金厚板不均匀特征组织对蠕变时效成形的影响

采用单轴恒应力蠕变试验、电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)技术等实验手段,研究了Al-Cu-Li合金厚板的不均匀组织特征对其蠕变时效成形过程的影响。结果表明：厚向不均匀组织的差异性表现出明显不同的蠕变变形行为,靠近中心层的特征组织具有更高的蠕变量和更快的初始蠕变速率;厚板特征组织的晶粒尺寸与蠕变变形之间无确定的相关性,而位错运动是影响蠕变量的主要因素;晶粒尺寸在蠕变时效前后变化微小,但蠕变时效后小角度晶界比例存在不同程度的提高。此外,厚板不同特征组织会影响蠕变时效过程中强化相T₁的析出行为,靠近中心层的特征组织在蠕变过程中会形成更多的位错缠结,促使T₁相大量析出和致密分布。     

不同时效状态新型Al-Cu-Li系合金腐蚀的电化学阻抗谱

通过对新型Al-Cu-Li系合金腐蚀的不同时间的电化学阻抗谱(EIS)分析,研究了该合金在T6、T8两种状态的腐蚀行为。宏观腐蚀行为和电化学阻抗谱表明,T8态由于时效前的预变形有效地降低了合金的腐蚀敏感性。从未经腐蚀的材料的微观形貌分析了该合金晶界、亚晶界和相关的第二相的分布和形貌进一步解释了两种状态合金腐蚀行为的差异性。T8态存在大量界面,使倾向于在晶界亚晶界形核的T1相在基体中分布较T6态细小,在剥落腐蚀中由腐蚀产物形成的楔形力较小,因此,T8态表现出比T6态更好的抗腐蚀能力。     

Al-Cu-Li合金电子束焊接接头的显微组织与力学性能

对厚度为2.5 mm的Al-Cu-Li合金板进行真空电子束焊接,并对获得接头的微观组织及力学性能进行了系统研究。金相组织分析显示,接头从熔合线附近到焊缝中心的微观组织结构依次为等轴细晶粒区、柱状晶和等轴晶;力学性能测试结果表明,与母材本身相比,接头焊缝的显微硬度值有所降低,在焊态下焊接接头的强度系数约为0.7;接头拉伸断口扫描观察显示,断口表面分布着大量细小的韧窝,呈明显韧性断裂特征。     

微量元素对Al-Cu-Li合金热暴露后显微组织和性能的影响

研究了微量Ce、Ag对一种Al-Cu-Li合金热暴露后显微组织和性能的影响。Ce的添加提高T1相的抗粗化能力,有利于稳定合金热暴露后的力学性能;Ag的缺少降低了T1相的稳定性,使合金在150℃热暴露后的强度损失较大,但却使合金在200℃热暴露后保持较高的强度,这与不含Ag的合金在200℃热暴露时大量θ′相析出有关。     

Ce和Zr复合添加对Al-Cu-Li合金拉伸性能的影响

通过组织分析和常温拉伸性能测试,研究了Ce、Zr复合添加对Al-4. 6Cu-0. 9Li合金组织与拉伸性能的影响。结果表明,微量Ce、Zr复合添加有利于阻止Al-Cu-Li合金再结晶以及较大幅度的细化合金晶粒组织(由70μm至20μm);微量Ce、Zr复合添加虽然不改变Al-Cu-Li合金的时效析出序列,但在提高合金整体强度的同时,进一步提高了合金的塑性。分析表明,合金强度的提高主要归因于微量Ce、Zr复合添加引入的Al_3Zr弥散强化作用,而细化的晶粒和残留相Al Cu Ce Zr粒子尺寸则促进了合金塑性的整体提高。     

分级时效对新型Al-Cu-Li合金组织与性能的影响

通过力学性能和显微组织检测分析,研究了分级时效工艺对新型Al-Cu-Li合金组织与性能的影响。结果表明：经先高温后低温的双级时效处理和先低温后高温再低温的三级时效工艺处理的合金强度均比T6态的高,但比T8态的稍低;对于先高温后低温的双级时效制度,合金在165℃高温时效析出了δ′、θ′、T1相和σ相,然后,在130℃二次时效后析出大量细小弥散针状强化相,从而提高了合金的强度;对于先低温后高温再低温的三级时效工艺制度,在150℃预时效形成GP区和过渡相,从而在165℃时效析出了较多的第二相,经130℃的第三级时效后析出了细小的第二相,从而使合金具有较好的综合力学性能。     

含钪Al-Cu-Li合金的形变时效研究

通过显微组织观察和室温拉伸试验，研究了形变时效对含钪Al-Cu-Li合金组织和拉伸性能的影响。结果表明，时效前的预变形能促进T1(Al2CuLi)相弥散细小的析出，显著提高合金的强度，使时效峰值提前。合金的强度随预变形量的增大而升高，但预变形量过大，不利于T1相的析出形态和分布，影响合金的性能。在本试验条件下，该合金的最佳预变形量为3．5％。     

固溶时效对Al-4.6Cu-0.9Li合金组织与拉伸性能的影响

通过组织分析和常温拉伸性能测试,研究了固溶时效对Al-4. 6Cu-0. 9Li合金组织与拉伸性能的影响。结果表明,经520℃固溶处理0. 5 h后,试验合金冷轧板材中Al₇Cu₄Li和Al₂CuLi相均固溶充分,仅剩下少量难溶的Al7Cu2Fe相;时效前引入预变形后可明显缩短试验合金到达峰值态的时间,且大幅提高时效态合金的强度值;主要归因于时效前的预变形处理引入的大量位错为大量细小弥散分布的T₁相快速析出提供了非均匀形核区域。此外,由于预变形量为6%时,合金中的主要强化相为T₁和θ’相共同析出,不同类型析出相对多系滑移的有效阻碍使合金达到了强塑性的综合性能提高。      

时效制度对新型Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用X射线衍射、金相和扫描电镜等手段,结合力学性能检测和电导率测定,研究了单级时效和双级时效处理对铸态新型Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和综合性能的影响。结果表明:随时效温度的升高和时效时间的延长,晶粒尺寸缓慢增大,电导率逐渐增加。铸态新型Al-Zn-Mg-Cu合金最佳的单级时效工艺为135 ℃×12 h,此时合金的硬度为231.8 HV0.2、抗拉强度为568 MPa、伸长率为2.8%、电导率为33.7%IACS;最佳的第二级时效制度为155 ℃×4 h,此时合金的硬度为216.9 HV0.2、抗拉强度为558.7 MPa、伸长率为4.1%、电导率为35.2%IACS。     

时效对冷轧Al-Cu-Li合金拉伸性能及晶间腐蚀敏感性的影响

采用拉伸测试、加速腐蚀试验、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)观察,研究了120、140、160℃时效对固溶处理+冷轧Al-Cu-Li合金拉伸性能和晶间腐蚀(IGC)敏感性的影响。结果表明：时效过程中,合金强度和伸长率呈现先增加后减小的变化趋势;时效合金拉伸断口形貌上沿晶断裂与穿晶断裂二者并存,且随着时效时间延长,沿晶断裂比例逐渐增加;欠时效合金发生晶间腐蚀,而峰值时效及过时效合金转为孔蚀。上述变化与位错和析出特征的时效变化密切相关,且随着时效温度升高而加快。经(520℃, 1 h)固溶处理+60%压下量冷轧+(160℃, 12 h)时效处理,合金综合性能较优,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为582 MPa、540 MPa和4.7%,且无IGC敏感性,最大腐蚀深度约55μm。     

多轴锻造与T852热处理对Al-Cu-Li合金组织及力学性能的影响

采用SEM、EBSD、TEM和拉伸试验等方法,研究不同道次多轴锻造及T852热处理对Al-Cu-Li合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Al-Cu-Li合金经多道次多轴锻造后晶粒被显著细化,晶粒尺寸由均匀化退火态的450 μm减小至6道次的5 μm,晶粒细化机制以连续动态再结晶为主,且伴随不连续动态再结晶;6道次锻造合金经T852热处理后,晶界析出相呈不连续分布,晶内析出大量板条状T₁相及少量θ′相,与均匀化退火态粗化T₁相相比,时效析出T₁相发生了明显细化;6道次锻造且T852热处理后,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别高达544 MPa、462 MPa和8.6%,依次为均匀化退火态的2.0、2.4及4.1倍,而且相应的断裂模式由脆性断裂转变为韧性断裂。     

Ce和Zr对新型Al-Cu-Li合金力学性能与组织的影响

本文通过微观观察和拉伸测试的手段,对比研究了在一种高Cu/Li比的新型Al–5.8wt%Cu–1.3wt%Li合金中分别加入Ce, Zr或者两者共同添加对其合金的微观组织与力学性能的影响。微观观察表明：当Ce和Zr共同添加合金与单一添加Ce或者Zr的合金比较,金属间化物弥散体由粗大的多边形颗粒转变成无规则的细小粒子,相应的拉伸断口断裂模式由脆性的沿晶断裂向塑性穿晶断裂转变。进一步微观分析表明：Ce的添加促进了Al-Cu-Li合金中主要强化相T₁的析出。Ce和Zr共同添加合金与单一添加Ce合金相比,由于相对较少的Cu被束缚在尺寸较小的AlCuCe弥散体中,该合金基体中的Cu过饱和度在固溶淬火后相对更高。因此,Al-Cu-Li-Ce-Zr合金与Al-Cu-Li-Ce合金相比较其析出相种类向T₁转变,尺寸变得更小,晶粒更加细化导致了该合金在峰时效时抗拉强度,屈服强度分别相对提高了19.6%和16.1%并具有与之相当的延伸率。     

含钪Al-Cu-Li合金氩弧焊接头组织与性能

为了探索新型含钪Al-Cu-Li-Zr合金板材的焊接接头性能,采用氩弧焊接工艺对该合金的T6峰时效态板材进行了焊接.采用室温拉伸力学性能试验、金相显微镜和透射电镜研究了焊缝的显微组织和力学性能之间的关系.结果表明,在氩弧焊条件下,采用钪与锆、锰等多组元复合微合金化焊丝对含钪Al-Cu-Li-Zr合金板材进行焊接,焊接接头的强度系数达到65%,拉伸试验断口发生在热影响区内,微量钪对焊接接头具有晶粒细化强化作用和直接析出强化作用.     

稀土Ce对新型Al-Cu-Li合金力学性能与组织的影响

对一种含有不同量微量Cerium的新型高Cu/Li比的Al-Cu-Li合金经过T6和T8热处理后的硬度和拉伸性能进行了测试,同时对该合金峰时效的显微组织进行了观察。结果表明:随着含Cerium量的增加,立方相和T1相的数量均在增加,θ′相数量减少。主要因为微量Cerium加入后,Cerium会以固溶态的形式存在,如果分布于{100}面和{111}面,将会有利于立方相和T1相的析出;同时,微量Cerium的加入抑制了Cu原子的扩散、GP的形成和最终θ′相的析出;T8态时,θ′相和T1相存在竞争析出关系,随Cerium含量的增加,T1相与θ′相的相对含量比会增加。利用IPP软件对T6态峰时效的各析出相的单位面积数密度,以及θ′相和T1相的尺寸分布进行了统计。统计发现:随Cerium含量的增加,总的形核点在增加;2#(0.15%Ce)合金θ′相尺寸比1#(0%Ce)合金更加均匀,这是因为1#合金中的θ′相与立方相之间存在竞争析出关系;3#(0.3%Ce)合金T1相尺寸比2#(0.15%Ce)合金更均匀,据此分析认为,时效初期3#合金比2#合金T1相形核点更多,可以推断,时效16 h时,2#合金的立方相发生了溶解,同时,T1相出现二次析出和快速生长。     

一种新型Al-Cu-Li合金性能研究

摘 要: 设计一种新型Al-Cu-Li-Mg-Ag合金,探索热处理制度对新合金拉伸性能及裂纹扩展性能的影响,利用光学显微镜、透射电镜和扫描电镜等手段研究合金微观组织及断口形貌。研究结果表明：该新型铝锂合金经过540℃固溶1小时,（12?AaRT（5d） 145℃（20h））双级时效热处理后获得良好的综合性能：抗拉强度σb =443Mpa,屈服强度σ0.2 =397Mpa,延伸率δ=16.5%,裂纹扩展速率da/dn≈1.34*10-3mm/cycle（△K=30 Mpa*m1/2）。双级时效态下析出大量细小均匀的T1相,在保证合金强度的同时,提高合金的抗疲劳裂纹扩展性能。T8态下析出相对粗大的T1相,θ′相和极少量的S′相,合金强度达到项目要求,抗疲劳裂纹扩展性能较差。T3态下析出相数量少,合金强度不满足项目指标。     

时效对Cu-Zn-Ni合金组织和剪切强度的影响

结合截齿钎焊后的热处理工艺,对Cu-Zn-Ni合金热处理后的组织和剪切强度进行了研究。结果表明,时效后,组织是由以Cu为基的α固溶体和以CuZn为基的β＇固溶体组成;与固溶处理相比,时效后α相变得更为细小,β^’相的含量略有增多,这是由于时效时,析出相对基体的切割致使其组织更为细密。在200~450 ℃的时效温度范围内,随着时效温度的上升,Cu-Zn-Ni合金组织中的α相越来越细小,β^’相的含量越来越少,合金的剪切强度增加。     

时效态Cu-Cr-Zr-Mg-RE合金的组织与性能

采用高分辨电子显微镜（HRTEM）和光学显微镜（OM）研究Cu-0.43%Cr-0.17%Zr-0.05%Mg-0.05%RE（质量分数）合金的微观组织,测试不同时效工艺下合金的抗拉强度和电导率等性能。结果表明：合金经过冷轧后,在450℃时效4 h,析出相细小且弥散分布在基体中,合金具有较好的综合性能。HRTEM和能谱分析表明,铬相在合金中有棒状、六边形和球状3种存在形态;锆主要以富锆相存在于合金基体中;合金在400℃时效时,观察到了亚稳相CrCu2（Zr,Mg）及其分解过程。     

Al-Cu-Li合金搅拌摩擦焊接头的微观组织和力学性能

采用搅拌摩擦焊方法对2mm厚的Al-Cu-Li合金轧制板进行了焊接.接头内形成了焊核区、热机影响区和热影响区.焊核区由细等轴再结晶组织构成;热机影响区内的组织发生较大的弯曲变形,并在热循环的作用下发生了回复反应;热影响区形成了粗大的板条状组织.实验结果表明:在200mm/min的焊接速度下,接头的拉伸强度最高,达到393MPa,断裂形式为韧性和脆性的混合型断裂;在500mm/min的焊接速度下,接头强度为267.7MPa,断裂形式为脆性断裂.     

复合添加微量Sc，Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响

研究了微量Sc，Zr对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响。结果表明：单独添加0．18％Zr，合金抗拉强度和延伸率明显低于单独添加0．18％Sc，但再结晶抑制效果优于单独添加0．18％Sc。复合添加Sc，Zr较单独添加Sc或Zr具有更好的晶粒细化作用，较强的固溶强化作用和再结晶抑制效果。在Zr含量一定的条件下，合金强度和延伸率随Sc添加量增加而提高。强度和延伸率增加与所析出的LI2结构的Al3Sc，Al3（Sc，Zr）粒子钉扎位错和亚结构，析出粒子数量增加、弥散度增大、分布均匀性提高、析出的η＇相所占的体积分数增加有关。当Sc，Zr复合添加量达到0．50％Sc＋0．18％Zr时，合金经固溶处理后发生部分再结晶，抗拉强度和延伸率大大降低。合金强度和延伸率降低与晶内、晶界大量析出粗大难熔的DO23结构的Al3（Sc，Zr）粒子有关。