2195铝锂合金板材热处理工艺优化及组织性能调控

来源 :北京有色金属研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wxj1234567
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2195铝锂合金作为典型的第三代铝锂合金,具有密度低、比刚度高、低温力学性能好和耐腐蚀等优点,被广泛应用于航天飞行器等轻质结构件的制造。本文以2195合金板材为研究对象,系统研究了完全退火和T8热处理对合金板材力学性能和显微组织的影响规律,确定了可实现2195合金板材最优力学性能的完全退火和T8热处理制度,为2195合金完全退火态和T8热处理态板材的工业生产工艺优化提供理论支撑和参考依据。主要研究内容以及研究成果如下:研究了不同退火工艺参数对2195合金微观组织和力学性能的影响规律。合金完全退火过程中存在再结晶现象,随退火温度的升高再结晶程度增加,而退火保温时间和退火冷却速率对再结晶程度影响较小;完全退火处理后,合金织构强度较热轧态显著降低。随着退火温度的升高,合金变形组织中的位错密度降低,小角度晶界等亚结构减少,再结晶比例增加并发生晶粒长大,可溶的富Cu相不断溶解进入合金基体,并在完成退火处理后的缓冷过程中显著发生脱溶析出θ’相和T1相,导致2195合金板材的强度性能先下降后升高,在400℃退火温度时达到最小值,同时获得较高的塑性。确定了 2195合金板材最优的完全退火工艺参数:退火温度400℃,退火保温时间大于60 min,降温速率20℃/h-40℃/h,出炉温度低于150℃。在此条件下,合金具有最优的力学性能:抗拉强度217MPa,屈服强度112MPa,伸长率18.0%。研究了不同T8热处理工艺参数对合金微观组织和力学性能的影响规律。对合金板材进行不同温度和时间的固溶处理,发现505℃固溶处理90 min后,合金中可溶的第二相发生充分回溶;随着固溶时间增长,平均晶粒尺寸呈长大趋势。增大预拉伸变形量,可促进强化相T1相的析出,当预拉伸变形量达到3%后,在合金中析出了大量细小的T1相。时效时间增长会导致强化相T1粗化,降低强化效果。随着预变形量增大和时效时间增长,拉伸试样断裂方式中脆性断裂的比例增加。确定了 2195合金板材最优的T8热处理工艺参数:固溶温度505℃,固溶时间90 min,预拉伸变形量3%,时效温度155℃,时效时间32 h,合金板材可获得最佳的强韧性匹配:抗拉强度598 MPa,屈服强度569 MPa,伸长率11.8%,断裂韧性KIC值33.1 MPa·m1/2。
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