形變及時(shí)效強(qiáng)化對(duì)2198鋁鋰合金損傷容限的影響研究.pdf

1、2198鋁鋰合金作為優(yōu)異的輕質(zhì)高強(qiáng)材料被越來(lái)越多地應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。為實(shí)現(xiàn)2198鋁鋰合金在 T3態(tài)下成形，并通過(guò)時(shí)效強(qiáng)化提高其損傷容限，本文對(duì)2198-T3態(tài)鋁鋰合金充液拉深成形及人工時(shí)效強(qiáng)化工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究；采用單向拉伸試驗(yàn)和撕裂試驗(yàn)測(cè)了2198鋁鋰合金的常規(guī)力學(xué)性能及斷裂韌性；采用高周疲勞壽命及疲勞裂紋擴(kuò)展速率評(píng)價(jià)其疲勞性能；采用透射電鏡(TEM)分析了其顯微組織。
　　首先，通過(guò)對(duì)2198-T3態(tài)鋁鋰合金的成形性能及拉

2、深成形工藝研究發(fā)現(xiàn)，該合金在不同方向上應(yīng)變硬化指數(shù)n值一致，但塑性應(yīng)變比r值差異較大，合金各向異性明顯；合金變形抗力曲線采用冪函數(shù)本構(gòu)方程ζ=ζy+Kεn進(jìn)行描述時(shí)，可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)材料塑性變形行為；充液拉深成形過(guò)程中液室溢流壓力、壓邊間隙、預(yù)脹壓力大小對(duì)零件成形質(zhì)量具有較大影響，采用數(shù)值模擬獲得最佳充液拉深成形工藝參數(shù)為預(yù)脹壓力2MPa，液室溢流壓力25MPa，壓邊間隙1.05倍板料厚度。數(shù)值模擬結(jié)果與成形試驗(yàn)結(jié)果具有較好的吻合性，從而通過(guò)

3、數(shù)值模擬可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)成形零件的變形量。
　　其次，探索了時(shí)效溫度與時(shí)間對(duì)2198鋁鋰合金組織和性能的影響。研究結(jié)果表明，在所研究的時(shí)效溫度(125℃~185℃)范圍內(nèi)，隨著時(shí)效溫度的升高，合金抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度顯著提高，并且時(shí)效響應(yīng)速度明顯加快；時(shí)效時(shí)間對(duì)合金時(shí)效早期(2h~20h)的強(qiáng)度及塑性影響較大，但在時(shí)效后期(20h~50h)其影響較小。采用155℃，20h的人工時(shí)效工藝，可獲得最佳的強(qiáng)度與塑韌性匹配。
　　最后，以獲

4、得的成形零件最大變形量5％為依據(jù)，對(duì)2198鋁鋰合金開(kāi)展不同程度的預(yù)拉伸變形后人工時(shí)效。結(jié)果表明，預(yù)變形及人工時(shí)效對(duì)合金強(qiáng)化效果顯著，在所研究的預(yù)變形量(1%~5%)范圍內(nèi)，基體內(nèi)位錯(cuò)密度隨著合金預(yù)變形量的增加而增加，從而促進(jìn)T1相的彌散析出，強(qiáng)度隨之提高；而過(guò)大的預(yù)變形量造成基體內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)，表面及內(nèi)部微裂紋增加，導(dǎo)致合金塑韌性下降，疲勞壽命降低，疲勞裂紋擴(kuò)展加快；當(dāng)不同預(yù)變形量合金時(shí)效后處于近峰值時(shí)效狀態(tài)時(shí)，預(yù)變形量的增加提高了T1相