时效和预变形对2195铝锂合金组织与性能的影响

利用透射电镜、拉伸试验等手段，研究了时效温度、时效时间和预变形量对2195铝锂合金显微组织和力学性能的影响，优化了铝锂合金的时效处理工艺。结果表明：T6态和T8态铝锂合金的硬度均会随着时效时间的延长先增加后减小，经过预变形处理后铝锂合金的峰值硬度对应的时效时间缩短；随着时效时间的延长，T6态和T8态铝锂合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率的变化趋势相同，经过预变形处理的T8态(预变形量5%+175℃/36 h)铝锂合金的峰值抗拉强度、峰值屈服强度和对应断后伸长率较T6态(175℃/48h)铝锂合金分别增加了11.58%、22.97%和17.78%。T6态和T8态铝锂合金中均存在颗粒状δ′相、针状θ′相、类球形δ′/β′复合相和针状T₁相，且后者的T₁相更加细小、数量更多、分布更加均匀。2195铝锂合金适宜的时效工艺和预变形量为175℃/36 h+5%。     

2195铝锂合金重固溶-T8再时效的组织与力学性能

以5.2 mm厚2195-T8铝锂合金为基础,进行了重固溶及后续152℃的T8(预变形3%~6%)再时效处理,研究了其微观组织与拉伸性能。结果表明,重固溶处理未显著改变2195铝锂合金的晶粒组织,仍然保持为拉长的扁平状(带状)晶粒组织态。合金的主要时效强化相为T1相(Al_2Cu Li)和θ'相(Al_2Cu)。T1相数量随预变形量增大而明显增加,而峰时效后θ'相数量及尺寸随预变形量增加呈降低的趋势。合金中T1相分数随时效时间延长而增加并主要沿长度方向长大,而峰时效后θ'相随时效时间延长逐渐减少。重固溶T8再时效处理未明显损害2195铝锂合金拉伸性能。     

高强Al-Cu-Li-X铝锂合金形变热处理

采用拉伸试验、透射电镜和扫描电镜等手段,研究了淬火后形变时效对新型高强Al-Cu—Li—X铝锂合金2A97组织和性能的影响。结果表明：淬火后立即预变形引入的位错和随后双级时效过程形成的位错环增加基体T1相和θ’相数量,并使T1相细化,分布更均匀。双级时效合金θ’相、δ’相和T1相组成的混合组织强度低于单级时效以T1相为主强化的组织,但塑性高于单级时效。淬火变形后双级时效100℃,8h＋145℃,12h处理合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为553．5MPa,494．5MPa和10．4％,形变时效处理在一定程度上改善了合金的强塑性匹配。     

重固溶-不同温度T8再时效2195铝锂合金的力学性能与显微组织演化

以5.2 mm厚度2195-T8铝锂合金为对象,进行重固溶、4.5%预变形后不同温度(145C~160℃)的T8再时效处理,研究其力学性能与晶内显微组织演化。结果表明:重固溶处理后的晶粒形态与原始2195-T8态晶粒形态一样,仍然保持为拉长的带状晶粒组织。重固溶并经4.5%预变形后,再采用适当的温度和时间进行T8时效处理,2195铝锂合金可以回复到原始T8态的显微组织和力学性能,即2195铝锂合金采用重固溶-T8再时效处理不会明显损害其力学性能。2195铝锂合金的晶内时效析出相包括T1相(Al2Cu Li)、δ′相(Al3Li)、θ′相(Al2Cu)及θ″相(Al2Cu),其中优先析出相为T1相;较低温度及较短时间时效可形成较多δ′相和θ″相;随着时效时间延长,T1相生长,θ″相转化为θ′相并减少,δ′相消失;时效温度提高可促进该转变过程,加快铝锂合金的时效响应速度。     

时效前的预变形对喷射成形2195铝锂合金组织与性能的影响

研究了时效前的预拉伸变形量对喷射成形2195铝锂合金时效析出行为及力学性能的影响规律.结果表明:2195合金经固溶处理后直接时效,组织以 δ′(Al3Li)相+少量T1(Al2CuLi)相为主,晶界处分布着大量断续分布的颗粒析出相组织(富AlCu相及AlCuFe相).时效前的预拉伸变形在合金基体中引入的大量位错成为T1...     

两种Ce微合金化铝锂合金形变热处理时的微观组织与拉伸性能

研究了Ce添加量分别为0.09%及0.23%的Al-4.15Cu-1.25Li-X高强铝锂合金薄板T6态时效(175℃时效)及T8态时效(5%冷轧预变形+155℃时效)时的微观组织和拉伸性能。结果表明,相比T6态时效,T8态时效时铝锂合金强度及伸长率均有所提高。T8态时效时,含0.23%Ce的铝锂合金强度及伸长率均低于Ce含量为0.09%的铝锂合金。Ce含量增加未改变铝锂合金中时效析出相的种类,主要强化相仍为T1相(Al_2CuLi)及θ'相(Al_2Cu),但其数量减少。微量Ce的添加可形成含Ce且富Cu的Al_8Cu_4Ce相粒子,这些粒子在均匀化及固溶处理时均难以完全溶解。Ce含量增加,导致固溶基体中Cu含量降低,时效时含Cu析出相T1相及θ'相含量减少,铝锂合金强度降低。     

2195铝锂合金时效析出行为与强化机理

采用透射电子显微镜、单向拉伸力学性能测试和扫描电子显微镜等方法研究了2195铝锂合金在不同形变热处理下时效析出行为,并阐明了析出相强化机理。结果表明：不同形变热处理下2195铝锂合金中主要强化相均为T₁相,但是其尺寸、分布、数量密度和晶界形貌有差异。预应变可显著提高T₁相的形核率并加速其长大过程。时效温度越高,T₁相的形核率越低,但长大速度越快。形变热处理后的微观组织可显著提高2195铝锂合金的力学性能,T871态(固溶处理+7%预应变+(120℃、4 h)+(160℃、24 h))的屈服强度为(541±10) MPa,抗拉强度为(606±9) MPa,伸长率为(11±1)%。位错在T₁相多处沿着垂直于直径方向剪切,有效阻止了微观尺度上的塑性局部化。     

一种2050铝锂合金薄板的微观组织与力学性能

通过力学性能测试和微观组织观察研究了不同热处理工艺对一种2050铝锂合金薄板力学性能和组织结构的影响。结果表明:2050铝锂合金主要强化析出相为T1相和θ′相,并可能存在少量S′相析出。在T6态(175℃)、T8态(6%预变形+155℃)时效时合金具有不同的时效析出特征;相比于T6态时效,由于时效前预变形的引入,T8态时效时合金中T1相和θ′相析出密度提高,尺寸减小,其对应的强度及延伸率均提高,T8峰时效(32 h)时σ_b、σ_(0.2)和δ分别为531MPa、488 MPa和11.4%。T8态时效(155℃/32 h)时,2%~10%预变形均可促进T1相形核,2%~6%预变形可促进θ′相形核,过大的预变形(如10%)并不能促进θ′相进一步形核,但可显著抑制θ′相长大。     

时效处理对挤压成型2195铝锂合金组织和力学性能的影响

研究了热处理对挤压态2195铝锂合金组织和力学性能的影响。结果表明,固溶处理和人工时效处理对挤压合金的力学性能有显著的增强作用,这与析出相的类型、尺寸、数量密度和分布有关。2195铝锂合金在时效过程中的析出顺序为过饱和固溶体(SSSS)→GP区+δ′/β′(Al₃(Li,Zr))→δ′+θ′(Al₂Cu) +T₁ (Al₂CuLi)→θ′+T₁;其中T₁相在析出强化中起主导作用。2195铝锂合金经过525 ℃×60 min固溶后在170 ℃人工时效的峰时效时间是36 h,此时抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为579 MPa、537 MPa和5.5%。     

时效制度对2A97铝-锂合金组织和性能的影响

通过拉伸测试和透射电镜分析,研究时效温度和时间对2A97铝锂合金组织和性能的影响。结果表明:经淬火后分别在135℃和155℃时效,随着时效温度升高,2A97合金强度升高,达到峰值强度的时间提前,延伸率降低;随着时效时间延长,合金屈服强度升高,抗拉强度则先升高而后降低,出现峰值强度,延伸率下降;当合金在155℃时效36 h,获得最佳强度和塑性匹配,抗拉强度为500 MPa,屈服强度为413 MPa,延伸率为7%;随着时效温度升高,合金组织中T1(Al2CuLi)相数量增加;135℃的过时效合金显微组织主要为θ′/θ″(Al2Cu)相和δ′(Al3Li)相,155℃的时效合金显微组织主要为T1相、θ′/θ″相和δ′相。     

2A97铝锂合金双级时效研究

通过TEM分析和常规力学性能测试,研究双级时效工艺对2A97铝锂合金组织和性能的影响,以优化合金强度和塑性匹配。结果表明:随预时效温度升高,双级时效基体由形成θ′/θ″相和δ′相为主的组织转变为形成T1相、θ″/θ′和δ′相为主的组织。135℃预时效、双级时效基体形成大量细小的θ′/θ″相和δ′相,T1数量少。晶界和亚晶界T1数量多,尺寸小,晶界和亚晶界θ′/θ″无析出带宽度窄。155℃预时效、双级时效可在基体形成以T1相为主的组织,且数量多,尺寸大,均匀分布,T1相、θ″/θ′和δ′相的联合强化作用使合金具有高的强度。     

低温下预变形对2195铝锂合金组织和性能的影响

通过拉伸试验、扫描电镜观察，研究了2195铝锂合金经预变形和时效处理后力学性能与试验温度的关系及其相应的微观组织的变化特点。结果表明：2195铝锂合金在低温下的力学性能有显著提高，在峰时效时，低温的拉伸性能上升了120MPa，同时延伸率略有上升，且规律性更强；相同时效制度下，随变形量的增加，抗拉强度有明显提高，延伸率先增加然后缓慢下降，但仍保持在较高水准。从综合力学性能考虑变形量控制在6％～12％的较为适宜。     

时效制度对2099铝锂合金力学和应力腐蚀性能的影响

采用透射电镜,拉伸性能测试和慢应变拉伸等手段研究时效制度对2099铝锂合金微观组织和力学及应力腐蚀性能的影响。研究采用1组T6(175℃/48 h)制度和2组T8制度对试样进行处理。实验发现,T8状态下试样的抗拉强度均高于T6态。同时T8态中双级时效制度(2.5%预变形,120℃/12 h+150℃/48 h)相比于单级时效制度(2.5%预变形,150℃/48 h)具有更优异的综合性能。对2099合金进行应力腐蚀测试,试样并未发生强度损失现象,然而失效却加速。合金经过T8双级时效后,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为590 MPa、570 MPa,9.3%。     

预变形对2195铝锂合金拉伸力学性能的影响

通过硬度测试、室温拉伸测试、电子背散射衍射分析(EBSD)、透射电子显微分析(TEM)以及数字图像相关(DIC)等手段,研究不同拉伸预变形量对2195铝锂合金在155℃时效后拉伸力学性能的影响。结果表明：拉伸预变形量为2%、4%、6%、8%的合金经过155℃时效后,其抗拉强度分别为560.4 MPa、570.8 MPa、573.6 MPa、575.9 MPa。随着预变形量的增大,合金强度不断提高,这是由于位错是强化相T1相的有利形核点位,拉伸预变形量的增大使得位错密度增加,从而使得T1相数量密度增加。但随着拉伸预变形量的增大,拉伸预变形对合金的强度提升幅度逐渐减小,这主要是位错堆积缠结,析出相形核点重叠导致的。随着拉伸预变形量从2%增大到8%,合金的伸长率从9.6%下降到6.4%。通过DIC观察,拉伸预变形量的增大会使得拉伸过程中的应变集中现象提前出现,颈缩稳定性有所降低。这是由于较大的拉伸预变形量会使得合金在预变形阶段的应变分布不均匀,合金内出现破碎的变形组织晶粒。这些变形组织晶粒与周围其他晶粒组织的晶粒取向不同,更有利于微裂纹的萌生和扩展。4%的拉伸预变形量可以使2195铝锂合金达...     

2050铝锂合金薄板拉伸性能及晶间腐蚀与时效的相关性

采用拉伸性能测试、浸泡腐蚀及透射电镜(TEM)观察,研究了2050铝锂合金薄板T6及T8态时效时后的拉伸性能、晶间腐蚀(IGC)及微观组织。结果表明,T8态时效2050铝锂合金强度及伸长率均明显高于T6态时效。T6及T8态时效时,合金IGC敏感性随时效延长至峰时效阶段而逐渐降低;进一步延长至过时效阶段,IGC敏感性有所增加。另外,T8态时效时IGC敏感性明显低于T6态时效。基于提高强度、伸长率及降低IGC敏感性的综合考虑,2050铝锂合金薄板适宜的时效制度为T8态峰值时效,相应合金具有最高的强度(抗拉强度529 MPa)、良好的伸长率(10%)及最低的IGC敏感性。     

Mg和Zn对2099合金时效组织与拉伸性能的影响

通过常规力学性能测试和透射电镜微观组织观察,研究2099合金在不同热处理状态(T6和T8)下的微观组织和拉伸性能,以及2099合金中所含少量Mg和Zn对合金组织与性能的影响。结果表明:2099合金在T6峰时效条件下,主要强化相是δ′相、θ′相和T1相;在T8峰时效下,主要强化相是δ′相、T1相和少量θ′相,预拉伸变形促进T1相的析出,提高合金的时效强化效果;Mg的添加促进GP区和θ′相的析出,Zn的添加有利于T1相生成和弥散分布;而Mg和Zn同时添加显著地促进T1相析出,并抑制δ′相的粗化。     

时效制度对2195铝锂合金组织和力学性能的影响

采用硬度测试、拉伸实验和透射电镜等方法分析不同时效制度下2195铝锂合金组织与力学性能的变化。结果表明,单级时效的峰时效制度为160℃ × 56h和 190℃ × 16h,峰值抗拉强度分别为565MPa、541MPa,延伸率分别为6.3%和7.1%。双级峰时效190℃ × 4h + 160℃ × 32h的抗拉强度和延伸率均优于单级峰时效,分别为588MPa和13.5%。双级时效合金基体中细长T₁相及密集区对强度提升有重要作用,较窄的晶界无沉淀析出带和晶内胞状区域是合金塑性显著改善的主要因素。采用190℃ × 4h + 160℃ × 32h的双级时效制度可获得比单级时效更优异的综合力学性能。     

预轧制时效对2055铝锂合金组织和力学性能的影响

研究了不同预轧制变形时效对固溶态2055铝锂合金组织和力学性能的影响。结果表明,对固溶2055铝锂合金在时效前进行预轧制变形可显著缩短峰值时效时间、提高合金硬度和强度。当预轧制变形量为0、3%和10%时,2055铝锂合金分别在155℃下时效40、30和28 h达到峰值硬度（HV）,分别为207.66、215.31和220.07。10%预轧制+155℃×28 h峰时效合金的屈服强度、抗拉强度分别达到562.64 MPa和622.04 MPa,比未预轧制、3%预轧制峰时效合金分别提高了67%、21%和43%、8%,大塑性变形诱导高密度位错促进析出相大量均匀弥散析出是其力学性能提高的主要原因。     

固溶时效工艺对2195铝锂合金低温拉伸性能的影响

本文对2195铝锂合金进行了改变固溶温度和时效时间的热处理实验,考察了固溶时效工艺对条件下拉伸性能的影响,研究表明：在本实验参数范围内2195铝锂在低温下σb最高在660-680MPa,002最高在580—600MPa,而相应的塑性指标延伸率高于8％。在典型的欠时效态,2195铝锂具有优异的低温塑性,延伸率达29％以上。低温实验条件下,T6态样品呈现典型的层状分割断面的断口特征,随溶温度提高,分层有细化倾向,层内塑性变形特征减弱,沿晶倾向增强。     

时效对2195铝锂合金腐蚀行为的影响

研究了2195铝锂合金在不同时效状态下的晶间腐蚀和剥落腐蚀行为.结果表明:2195合金在自然时效状态下具有较好的抗晶间腐蚀和剥落腐蚀能力,但随着在160℃时效时间的延长,其晶间腐蚀与剥落腐蚀倾向逐渐增加;在剥落腐蚀溶液中进行的极化曲线测试也表现出相同的趋势.透射电镜观察发现:2195合金主要析出相为T1相;随着时效时间延长,T1相逐渐粗化,在晶界处还会出现无析出带及平衡相.模拟相实验证实,由于T1相和无析出带的开路电位都明显低于铝基体的,在腐蚀性介质中作为阳极相优先溶解,从而导致2195合金产生晶间腐蚀及剥落腐蚀.过时效状态与峰时效状态相比,晶界平衡相增多,无析出带变宽,晶间腐蚀及剥落腐蚀程度将更加严重.