2195铝锂合金热处理工艺对其成形性能的影响

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2195铝锂合金是一种密度低,比强度、比刚度和比模量高的新型铝锂合金材料,塑韧性不好、成形性能差是阻碍其发展的首要原因。本文对其进行了考虑时间和温度的固溶和时效处理,探究了提高合金成形性能以及后续可获得较高强度与刚度的最优热处理工艺参数,可为生产实际提供参考指导,对拓宽其在航空航天领域的应用具有重大意义。对T6态2195铝锂合金板材进行固溶处理,对固溶前后的板料进行室温拉伸试验、硬度测试和杯突试验,并通过EBSD观察分析其微观组织变化。研究表明:固溶处理后合金内部各析出相回溶于基体,再结晶比例升高,晶粒尺寸增大、位错密度降低。板料的硬度、屈服强度与抗拉强度下降,各向异性降低,塑韧性增加明显,成形性能得到显著提高。其中,500℃×10min为最优固溶方案,此方案处理后的板料的屈强比、伸长率、n值和IE值分别为0.401、15.92%、0.33和6.847mm,与原始材料对比,屈强比降低50.55%,伸长率、n值和IE值分别增大了26.25%、26.92%和109.64%。对最优固溶方案下的板料进行时效处理,对时效处理前后的板料进行室温拉伸试验、硬度测试和杯突试验,研究了时效处理的析出规律及其对合金性能的具体影响与强化机理。研究表明:作为主要强化相的T1相析出速率与温度成正比,随时效时间延长T1相会部分转化为T2和TB沉淀相,导致合金强度与硬度值呈现随时间延长先增大后减小的趋势。时效后合金强度、硬度增大明显,各向异性增强,塑韧性和成形性能降低。160℃×18h时效方案下的板料具有最高的屈服强度、抗拉强度和硬度,分别为564.12MPa、681.35MPa和184.45HV,为最佳时效方案。
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