2099铝锂合金腐蚀性能

通过光学显微镜观察、透射电镜分析和慢应变速率拉伸试验,研究了2099铝锂合金在不同时效条件下的晶间腐蚀行为、剥落腐蚀行为、应力腐蚀行为和微观组织。结果表明:随着时效时间的延长,合金的耐腐蚀性能得到改善。在欠时效条件下,晶界上残余AlCuFeMn相的存在,导致合金耐腐蚀性能较差;峰时效条件下,大量T1相在基体的均匀析出,改善了合金的耐腐蚀性能;在过时效条件下,大量T1相保持峰时效状态的形貌特征,晶界析出相呈粗大不连续分布,从而使合金的耐腐蚀性能进一步提高。     

2099铝锂合金晶间腐蚀行为与时效制度的相关性

系统研究了2099铝锂合金晶间腐蚀行为与时效制度(T6态150和175℃时效、T8态150℃时效)的相关性,建立了2099铝锂合金腐蚀-时效进程状态图。结果表明,时效过程按腐蚀类型变化可以分为4个阶段。时效早期发生孔蚀或局部晶间腐蚀,欠时效阶段发生全面晶间腐蚀,近峰时效阶段转变为局部晶间腐蚀,过时效阶段以孔蚀为主。欠时效时,细小的晶界析出相连续分布,晶间腐蚀敏感性较高。过时效阶段晶界析出相粗化,并呈不连续分布,抗晶间腐蚀能力提高。时效温度提高,晶界析出相粗化,析出相间距增加,而时效前预变形能够促进析出相均匀弥散形核,抑制晶界无沉淀带形成,因而导致晶间腐蚀欠时效阶段和近峰失效阶段的时效时间范围缩短或消失,提高了抗晶间腐蚀能力。     

2099铝锂合金挤压材的组织与力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜、常温拉伸及断裂韧性测试等实验方法研究2099铝锂合金挤压材的组织和力学性能。结果表明:合金在T83时效处理中采用(121℃,14 h)一级时效和(181℃,30~66 h)二级时效时,其屈服强度随二级时效时间的延长而显著提高,二级时效时间为48和66 h时的屈服强度为445和491 MPa,抗拉强度为543和551 MPa,伸长率为5.7%和4.7%,合金弹性模量高达78.75 GPa,实测密度为2 517 kg/m3,具有极高的比强度和比刚度。在双级时效制度为(121℃,14 h)+(181℃,48 h)时,合金断裂韧性KIC值为22.87 MPa m1/2,断裂裂纹沿着细小再结晶组织、粗大不(难)溶第二相等组织缺陷扩展。     

微重力电磁模拟制备高锂含量铝锂合金

采用普通熔炼工艺制备的铝锂合金，锂的质量分数不超过3％，否则，合金会出现严重的偏析。利用电磁模拟微重力装置，将原料放入涂有BN的高纯石墨坩埚并装入炉中，抽真空到10Pa开始对炉体加热，温度达到300℃时充入氩气，使炉内压力维持在40Pa，合金温度达到760℃时停止加热，保温40min，在电磁铁中输入励磁电流并在熔体中加入直流电场，温度降至凝固温度时去掉电磁场，冷却至室温，可以制备出锂的质量分数为5％-10％的二元铝锂合金。试验证明：利用该方法解决了合金的偏析现象。     

2099铝锂合金型材的变曲率滚弯工艺

2099铝锂合金变曲率2型材是我国自主研制的大型客机C919的重要桁架零件,其轮廓曲率不断变化,依靠传统经验式的滚弯方法很难成形该种零件。为此,提出了有限元数值分析的方法对2型材的等曲率滚弯过程进行了仿真,得出了其滚弯成形规律和回弹规律。依据滚弯成形规律,采用分段等曲率滚弯的方法进行了变曲率型材滚弯有限元模拟,确定了变曲率型材滚弯中各分段的左右滚轮抬升量。根据变曲率型材滚弯模拟结果进行了型材的变曲率滚弯工艺试验。结果表明,型材贴模效果较好,轮廓误差仅为0.5mm,满足设计要求,模拟结果与试验结果一致性较好。     

含锶钪2099铝锂合金的固溶处理

采用组织观察、XRD分析、硬度和导电率测试、晶间及剥落腐蚀试验,研究了一种含锶钪2099型铝锂合金的固溶处理工艺.研究发现,该合金经540℃×2 h固溶或540℃×2h+550℃ ×2h两种固溶处理,并且经过121℃×14 h+181 ℃×48h二次时效后,合金的硬度、导电率、抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能都处于较高水平且相差不大.结果表明,540℃×2 h +550℃×(0～2)h固溶处理提高了含锶钪2099铝锂合金的硬度和导电率,是该合金适宜的时效处理工艺.     

2099铝锂合金型材热态下材料性能

对2099铝锂合金型材在120℃~160℃温度范围内的单向拉伸进行试验,通过分析屈服极限、强度极限等材料性能发现,在温度150℃时最利于型材成形;计算得出了描述材料本构关系的Holloman模型和Swift模型,两种模型的比较表明,Swift模型对2099铝锂合金型材的材料性能描述得更为精确。     

强化固溶处理对含Sr 2099型铝锂合金组织和位错强化的影响

通过显微组织观察、硬度测试以及XRD分析,研究强化固溶处理对一种Sr微合金化2099型铝锂合金组织和位错强化的影响。结果表明,与常规固溶(540℃,2h)相比,强化固溶(540℃,2h+550℃,2.67h)促进了合金中粗大第二相的溶解,降低了合金后续T8时效处理(121℃,14h+151℃,48h)后的硬度(分别为162.7HV和154.1HV),显著降低了合金中的位错及位错强化。基于Taylor公式的定量计算表明,强化固溶使合金时效强化有所加强,强化固溶合金硬度的降低主要是位错强化降低所致。微合金化元素Sr不能有效使2099型铝锂合金在其固溶处理温度(540～550℃)驻留位错,2099型铝锂合金强度、硬度的进一步提高需要进行进一步微合金化设计。     

2099铝锂合金挤压材料组织与抗腐蚀性能的各向异性研究

通过金相观察以及晶间腐蚀和剥落腐蚀实验等手段研究了2099铝锂合金挤压材料的组织、抗晶间腐蚀与抗剥落腐蚀性能的各向异性。结果表明:在2099铝锂合金挤压材料中与挤压方向垂直的面上,粗大不(难)溶第二相分布离散,晶粒组织方向性较低,晶间腐蚀深度大、密度低,剥落腐蚀坑离散分布;而在与挤压方向平行的面上,粗大不(难)溶第二相沿挤压方向排列,晶粒沿挤压方向呈带状分布,并在局部区域发生再结晶,晶间腐蚀深度浅、密度高,剥落腐蚀坑密度高。粗大不(难)溶第二相和晶粒分布的各向异性与其抗晶间和剥落腐蚀性能的各向异性是一致的。     

电磁振荡场作用下双辊铸轧制备2099Al-Li合金的偏析行为及组织性能

采用OM、SEM、EMPA、DSC、电导率和常温拉伸性能测试等手段,分别对传统双辊铸轧及电磁双辊铸轧2种工艺条件下制备的2099Al-Li合金的微观组织及性能进行了深入研究,分析了双辊铸轧过程中的偏析产生机理及电磁振荡场的作用机制。结果表明:双辊铸轧工艺将连续铸造和轧制变形结合为一道工序,解决了传统铸造方法制备Al-Li合金因Li元素的加入而导致的严重缩孔等问题,但在铸轧板材中心存在宽度接近1 mm的宏观偏析带。在铸轧过程中施加电磁振荡场后,偏析带基本消除;二次枝晶臂间距缩减至6.90μm;Cu、Zn、Mg元素的偏析度分别降低至2.45、0.93、1.05;合金中的非平衡共晶相含量显著降低。相较于双辊铸轧工艺,电磁双辊铸轧制备的2099Al-Li合金板材的抗拉强度、屈服强度、延伸率分别提升了34 MPa、18 MPa、2.8%,合金的力学性能得到大幅改善。     

2099铝锂合金搅拌摩擦焊接接头微观组织研究

通过显微硬度测试、金相观察、EBSD和透射电镜观察等手段研究T83态2099铝锂合金挤压型材FSW焊缝的微观组织和硬度分布。结果表明：焊缝区的硬度分布呈W型,热机械影响区的硬度最低。基材呈部分再结晶组织,主要析出相为T1相和δ′相,存在{112}<111>铜型、S织构和立方织构。焊接区域的晶粒尺寸均小于基材,且该区域在焊接过程中基材的原有析出相发生溶解后重新析出细小的δ′相。焊核区发生动态再结晶,存在大量旋转立方织构。热机械影响区和热影响区分别以{112}<110>织构和{112}<111>铜型织构为主,且都存在较弱的{001}<120>再结晶织构。     

2099-T83铝锂合金型材四轴滚弯的斜弯曲控制研究

2099-T83铝锂合金2形型材是大型客机C919中后机身重要桁架零件,四轴滚弯成形是加工此类零件的主要方法。由于铝锂合金比强度大,同时2形型材结构的非对称,相比于普通铝合金型材,铝锂合金2形型材滚弯成形中极易产生斜弯曲。为此,利用有限元软件ABAQUS对2形型材的四轴滚弯过程进行了模拟,分别研究了滚轮间隙、下滚轮与型材之间竖直方向预留间隙、左右滚轮X方向移动量对2形型材四轴滚弯中斜弯曲的影响,确定了最佳滚弯工艺参数。基于最佳滚弯工艺参数进行了滚弯工艺试验。结果表明,采用滚轮间隙0.2 mm、下滚轮与型材之间竖直方向预留间隙0.3 mm、左右滚轮X正方向移动量1.5 mm时能有效解决2形型材滚弯的斜弯曲问题。     

2055铝锂合金双级均匀化工艺研究

摘 要:利用金相显微镜,差示扫描量热仪,扫描电镜研究了2055铝锂合金的均匀化处理工艺。研究结果表明：该合金适宜的均匀化处理制度为470℃/8h 530~535℃/22~24h。铸态合金树枝晶结构明显,由于Cu元素在晶界的大量偏析,形成了含少量Mg,Zn,Ag,Fe,Mn元素的AlCu相和Al2Cu 相的共晶相以及AlCuFeMn第二相粒子。铸态合金的过烧温度为522.7℃。一级均匀化过程中,主要是含Cu,Zn,Mg,Ag等元素的低熔点共晶相先行溶解;二级均匀化时主要是Al2Cu相回溶至基体,残余第二相的粒长在15μm左右,主要是含Cu,Fe和Mn元素的难溶相。第二级均匀化制度与均匀化动力学曲线匹配较好。     

镁合金薄板快速铸轧过程有限元仿真研究

为了研究铸轧工艺参数对AZ31镁合金薄板快速铸轧过程温度场和热应力场的影响,基于铸轧区板坯的对称性建立了纵截面1/2的二维几何模型;选择了基于热弹塑性增量理论的热应力控制方程;采用大型通用有限元分析软件ANSYS对镁合金快速铸轧过程中的铸坯温度场和热-应力场进行了仿真分析,并就不同工艺参数(浇注温度、接触界面换热系数、铸轧速度)对铸坯温度和应力的分布及其相变区的影响进行了研究。仿真结果增强了对镁合金快速铸轧过程相变区温度变化和热裂产生机制的理解,为快速铸轧工艺参数的优化提供了依据。     

Design of multistep aging treatments of 2099 (C458) Al-Li alloy

Multistep artificial aging treatments coupled with various natural aging times for aluminum lithium 2099 alloy (previously called C458) are discussed to obtain mechanical tensile properties in the T6 condition that match those in the T861 condition, having a yield strength in the range of 414–490 MPa (60–71 ksi), an ultimate strength in the range of 496–538 MPa (72–78 ksi), and 10–13% elongation. Yield and ultimate tensile strengths from 90–100% of the strength of the as-received material (in the T861 condition) were obtained. The highest tensile strengths were consistently obtained with two-step, low-to-high temperature artificial aging treatments consisting of a first step at 120 °C (248 °F) for 12–24 h followed by a second step between 165 and 180 °C (329–356 °F) for 48–100 h. These T6-type heat treatments produced average yield and ultimate strengths in the longitudinal direction in the range of 428–472 MPa (62.1–68.5 ksi) and 487–523 MPa (70.6–75.9 ksi), respectively, as well as lower yield strength anisotropy when compared with the as-received material in the T861 condition.     

电磁搅拌法连铸半固态铝合主其凝固组织分析

采用电磁搅拌连续铸造装置,制备具有触变性非合晶组织的兰固态铝合金圆棒。棒料内部组织形貌为具有类圆形轮廓的初生相晶粒浸润在细共晶体中,与传统的凝固枝晶组织有显著差异。对兰固态非枝晶组织的演化机理进行了探讨,结果表明处于交变电磁场中的金属液体,可视为导电介质流,它与磁场交互作用,在导电介质充中产生彻体力。半固态非枝晶组织是在晶体正常的形核和长大过程中,受彻体力强烈的混合抑制作用而形成的。     

低频电磁铸造细化铝合金组织的机理

为了了解电磁场对组织细化作用的机理,采用低频电磁铸造方法制备直径200 mm Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸锭,并对铸造过程中的温度场进行测量。结果表明:施加磁场产生的强制对流使得温度场均匀且低于液相线约6℃。结晶器中熔体温度场的变化显著改变了熔体从开始浇注到完全凝固的热历史,从而有效促进了异质形核,显著减少晶核的重熔,使更多晶核能够生存下来,并最终促进形成均匀、细小的微观组织。