2099鋁鋰合金擠壓材的組織與性能初步研究.pdf

1、2099鋁鋰合金是當今世界最先進的鋁鋰合金之一。在技術發(fā)達國家,該合金已代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋁合金應用在大型飛機上,取得7%～17%的減重效果。因其具有密度低、比模量(剛度)高、比強度高、各向異性低、耐超低溫性能高、熱暴露穩(wěn)定性優(yōu)良、損傷容限性高、可焊性好等一系列性能,而成為先進國防武器裝備和航空航天高科技領域中最重要的結構材料之一。本文以2099鋁鋰合金擠壓材為主要研究對象,利用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)等顯微

2、分析和硬度、導電率、拉伸等性能測試,對合金的固溶處理、時效制度、力學性能、抗腐蝕性能、熱暴露穩(wěn)定性以及等軸晶制備等進行了較為系統(tǒng)的研究,所開展的探索性工作及取得的創(chuàng)新成果如下:
　　 (1)研究了2099鋁鋰合金擠壓材的固溶處理。研究發(fā)現,2099鋁鋰合金經擠壓變形后內部粗大第二相得到顯著碎化;再經540℃×2h固溶處理后,碎化的粗大第二相得到顯著溶解,且合金內部仍存在較明顯的位錯強化,說明540℃×2h是合金的一種好的固溶處理

3、制度。
　　 (2)研究了2099鋁鋰合金擠壓材的時效及其對硬度、導電率和抗腐蝕性能的影響。研究發(fā)現,2099鋁鋰合金擠壓材經固溶(540℃×2h)-預壓縮(2.81%)-1級時效(121℃×14h)后,隨著2級時效(48h)溫度的增高,合金的硬度先增加后顯著下降,在181℃時達到最高;導電率變化不大;抗晶間腐蝕性能與2024-T6、7075-T6鋁合金相當,腐蝕等級為4級,但其存在方向性,欠時效和過時效都提高了合金的抗晶間腐蝕

4、性能;抗剝落腐蝕性能與2024-T6鋁合金相當,優(yōu)于7075-T6鋁合金,腐蝕等級為PB～PC級。綜合考慮上述性能,2級時效溫度以181℃為最佳,即時效制度為121℃×14h+181℃×48h。
　　 (3)研究了2099鋁鋰合金擠壓材的拉伸性能。結果表明,2099鋁鋰合金擠壓材經固溶(540℃×2h)-預壓縮(2.81%)-T8時效(121℃×14h+181℃×48h)后,合金具有很高的抗拉強度,達到599.92MPa,同時塑

5、性也較高,延伸率為7%。拉伸斷口形貌總體上表現為韌窩與沿晶開裂的混合型。
　　 (4)研究了2099鋁鋰合金擠壓材的熱暴露穩(wěn)定性。研究表明,在181℃熱暴露1000h后,2099-T83鋁鋰合金的熱暴露穩(wěn)定性要明顯高于7075-T6鋁合金,與2024-T6鋁合金相當,但經熱暴露后的硬度明顯高于2024-T6鋁合金,其原因應主要與合金中T1相有高的抗粗化能力有關。
　　 (5)探索了等軸晶T8態(tài)2099鋁鋰合金的制備及性能

6、。所采用工藝:2099鋁鋰合金擠壓材固溶處理(540℃×2h)→高溫過時效(400℃×48h)→水平壓縮大變形(沿擠壓棒材軸向)/垂直壓縮大變形(沿擠壓棒材徑向)→常規(guī)固溶(540℃×2h)/強化固溶(540℃×2h+550℃×2h)→T8時效。結果表明,與T83態(tài)(540℃×2h/固溶-2.81%/預壓縮.121℃x14h+181℃×48h/T8時效)2099鋁鋰合金擠壓材相比,經此工藝處理的合金晶粒等軸性顯著提高,硬度略有下降(～2

7、00HV/～180HV),導電率有所提高,三個方向上的抗晶間腐蝕性能都顯著提高,最大腐蝕深度都小于100μm,腐蝕等級提高至3級,但抗剝落腐蝕性能沒有得到明顯的改進,仍為PB～PC級。與水平壓縮大變形相比,垂直壓縮大變形的合金抗晶間腐蝕性能更好。與常規(guī)固溶相比,強化固溶可進一步改善合金的組織方向性,但其抗晶間腐蝕性能有所下降。
　　 本文研制成功了具有高擠壓成形性、良好力學性能、抗腐蝕性能和熱暴露穩(wěn)定性能的具有自主知識產權209