鋁鋰合金作為新型輕質(zhì)高強鋁合金在航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,在鋁鋰合金的發(fā)展過程中還依然存在其自身的局限。本課題創(chuàng)新性的將Si作為鋁鋰合金中主要合金元素,探索開發(fā)新型鋁鋰合金體系。通過改變Al-Li-Si-Mg合金中的Si含量,分析合金鑄態(tài)組織改變規(guī)律,然后再固定3%Si含量,增加Li含量,分析合金鑄態(tài)組織變化規(guī)律,以求進一步減輕合金的質(zhì)量。并且對Al-yLi-3Si-Mg合金的熱處理工藝,力學性能,密度等進行了研究,研究表明:Al-3Li-Mg合金中加入3%Si之后,合金析出新相AlSiLi,與α-Al形成共晶組織。Si含量超過3%后,Al-3Li-xSi-Mg鑄態(tài)組織中開始析出塊狀初生AlSiLi相,隨Si含量逐漸增加,塊狀相尺寸逐漸增大,且趨向三角形狀。Si含量的增加對合金的密度幾乎沒有影響。Al-3Si-Mg合金中添加1.5%Li之后,單質(zhì)Si和Mg_2Si相的析出被抑制,合金開始析出AlSiLi相。且隨鋰含量增加,AlSiLi相含量增加。當鋰含量為3.5%時,AlLi相析出,AlSiLi相含量減少,AlLi相極易發(fā)生氧化,在晶界呈黑色斑塊狀連續(xù)分布。當鋰含量增加到5.5%后,合金主要由α-Al和AlLi相兩相組成,AlSiLi相基本上消失。鋰含量增加合金密度明顯降低。共晶AlSiLi相為難溶解相,其向基體中的溶解度隨溫度的升高和均勻化時間的延長逐漸增加,在550℃下均勻化處理16 h時有較好的溶解表現(xiàn)。AlLi相為易溶解易氧化相,在530℃下均勻化處理16 h時可以完全溶解掉。Al-3Li-3Si-Mg合金過燒點介于550℃與605℃之間,最佳熱處理工藝為550℃固溶16 h+185℃時效12 h。Al-3Li-3Si-Mg合金人工時效態(tài)維氏硬度隨時效溫度升高而增加,時效硬化曲線呈現(xiàn)雙峰特性。
【學位單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TG146.21;TG156
【部分圖文】：

離子在晶界偏析，防止脆性斷裂，提高合金韌性。但Be會引起晶粒變粗，所以需要與Ti，Zr元素同時加入。圖1.1 鋁鋰合金二元相圖Sc即是過渡族金屬元素，又是稀土元素，所以Sc在鋁及鋁合金中兼具這兩類元素的作用[28]。在鋁鋰合金中添加少量Sc可以形成共格Al3Sc粒子，當同時添加Sc和Zr后，還可形成三元共格相[29]。經(jīng)常用Sc進行合金的變質(zhì)處理，且Sc比Na的變質(zhì)時間更長。Sc的加入使合金中出現(xiàn)了初生和次生Al3Sc顆粒，時效過程中Al3Li相依附在次生Al3Sc顆粒上析出并長大形成復(fù)合沉淀相[30]。1.5 鋁鋰合金強韌化機理鋁鋰合金的強化主要來源于第二相強化(時效析出相強化和過剩相強化)和固溶強化。由于鋰的化學活性太高，在熔煉鑄造時易氧化，易吸氫，導(dǎo)致合金中的夾渣物，雜質(zhì)，氫含量不易消除，氫含量較高使晶界脆化是合金韌性低的一大原因。

立方的取向關(guān)系，當粗大到較大直徑后，與基體呈共格關(guān)系。它與 -Al 的晶格錯配度小，據(jù)報道在 0.08%~0.3%范圍。在二元 Al-Li 合金中，高于 ˊ固溶線溫度退火且低于固溶線溫度過時效，會在晶粒內(nèi)和晶界上形成 (AlLi)相。大部分 AlLi 相被約束在晶界地區(qū)。用 X 射線技術(shù)研究表明，AlLi 相為 B32(NaT1)立方結(jié)構(gòu)，晶格參數(shù)為 0.637nm。1.7.2 θˊ(Al2Cu)和 T1(Al2CuLi)往鋁鋰二元合金中添加銅，將在人工時效過程中析出 θˊ(Al2Cu)和 T1(Al2CuLi)，其中 Al2Cu 相只能在 Cu：Li 大于 1：3 的合金中觀察到。圖 1.2 為鋁銅二元合金相圖，Al2Cu析出物的析出序列為：過飽和固溶體→Ⅰ型 GP 區(qū)(Al7Cu，Al3Cu)→Ⅱ型 GP(Al3Cu)→θˊ(Al2Cu)→θ(Al2Cu)。θˊ(Al2Cu)相與鋁基體共格，晶體結(jié)構(gòu)為 14/mcm，a=0.607，c=0.488。在 Al-Li-Cu 系合金中 T1(Al2CuLi)首次被識別出，1987 年 Huang 和 Ardell 通過電子衍射和 X 射線衍射，結(jié)合赤平面投影的方法詳細研究了 T1(Al2CuLi)的晶體結(jié)構(gòu)。他們判斷T1 晶體結(jié)構(gòu)為六邊形，a=0.4965nm，c=0.9345nm，其可能的空間群為 P622、P6mm、P6/mmm、Hardy 和 Silcock(1955-1956)也確認了 T1 與基體的取向為：(0001)T1//{111}Al和<1010>T1//<110>Al。

圖 2.1 拉伸試樣尺寸表 2.2 本實驗方案所使用的實驗設(shè)備及其型號設(shè)備名稱 設(shè)備用途 設(shè)備型號光學金相顯微鏡 金相組織觀察 OLYMPUS GX71掃描電子顯微鏡 高倍金相顯微分析 Zeiss-Sigma(Oxford X-MaxN)X 射線衍射儀 合金物相分析 Smart Lab差式掃描量熱儀觀察合金加熱過程中的熱效應(yīng)，探索合金熱處理過燒點的溫度Labsys-1600坩堝式電阻爐 熔煉合金原材料 SG2-9-5箱式電阻爐 合金試樣固溶熱處理實驗 SRJX電熱鼓風干燥箱合金試樣時效熱處理實驗及覆蓋劑的干燥DFH-3液壓拉伸試驗機 合金拉伸試樣力學性能實驗 Gotectch AI7000LA20數(shù)顯維氏硬度計 合金試樣硬度檢測 HVS502.10 本章小結(jié)
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本文編號：2855888