本文關(guān)鍵詞：X2A66鋁鋰合金固態(tài)相變及微觀組織演變規(guī)律的研究

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【摘要】：X2A66鋁鋰合金是我國自主研發(fā)的第四代新型鋁鋰合金,其具有密度低、比強度高、成型性好等優(yōu)點,適宜制造飛機整體壁板結(jié)構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)材料自身減重和結(jié)構(gòu)設(shè)計減重的雙重減重目標(biāo),并且具有結(jié)構(gòu)整體性好、靜強度高等優(yōu)點,符合未來航空航天技術(shù)的發(fā)展趨勢,具有廣闊的應(yīng)用前景。研究該合金的熱處理工藝對其組織與性能的影響規(guī)律,從而充分挖掘其潛在的性能,可進一步推動其在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用。采用硬度測試、電導(dǎo)率測試、金相顯微鏡觀察、室溫拉伸性能測試、DSC、SEM、XRD以及TEM等分析測試方法,研究X2A66鋁鋰合金在不同熱處理工藝下的硬化行為、室溫拉伸力學(xué)性能及其微觀組織變化規(guī)律,優(yōu)化出了合理的熱處理制度,探究了該合金在時效過程中沉淀析出相的動態(tài)析出行為及其演變規(guī)律。固溶處理研究表明,在460~520℃和40~80min范圍內(nèi),隨著固溶溫度的升高和固溶時間的延長,X2A66鋁鋰合金中粗大的第二相粒子逐漸回溶進入合金基體中,固溶效果增強。但是,隨著固溶溫度的進一步提高或者固溶時間的進一步延長,合金晶粒將變得粗大甚至發(fā)生再結(jié)晶,合金的強度逐漸降低。實驗中所得X2A66鋁鋰合金最佳的固溶熱處理制度為520℃/80min。通過對X2A66鋁鋰合金時效行為的研究發(fā)現(xiàn),該合金固溶處理后室溫放置具有很強的自然時效特性。自然時效初期合金的硬度上升很快,22h后硬度便由初始態(tài)的84.5HV升至132.4HV,之后合金硬度緩慢上升;一周之后進入穩(wěn)定狀態(tài),硬度可達140.3HV。X2A66鋁鋰合金自然時效至穩(wěn)定狀態(tài)時的主要析出強化相為GP區(qū)、δ’相以及少量的魚眼狀的δ’/β’復(fù)合相粒子。合金單級時效研究表明,X2A66鋁鋰合金在165℃下時效72h能夠獲得最高的硬度和強度,其屈服強度為549.1MPa,而抗拉強度則達到了598.8MPa,但是延伸率僅為6.8%。165℃人工時效初期的主要強化來源為GP區(qū)、δ’相以及少量的δ’/β’復(fù)合相,而時效中期和后期的主要強化相為θ’相、T1相和少量的σ相。不同溫度單級峰時效狀態(tài)下合金基體內(nèi)的析出相種類基本一樣,在185℃高溫時效時,出現(xiàn)了寬度高達100nm左右的晶界無沉淀析出帶(PFZ),其能夠?qū)е潞辖饠嗔秧g性下降,對合金的力學(xué)性能造成非常不利的影響。合金雙級時效研究表明,采用165℃/48h+130℃/24h先高溫后低溫的雙級時效工藝,可使合金在強度大幅度提高的同時也具有較好的塑性,其屈服強度為525.5MPa,抗拉強度為581.9MPa,而延伸率為7.9%,達到了良好的強塑性匹配。合金雙級時效處理后的主要析出強化相仍為θ’相、T1相和少量的σ相,但是T1相的尺寸大小不一,且相對細(xì)小,數(shù)量明顯增多。合金回歸再時效研究表明,采用165℃/32h+225℃/40min+165℃/24h的RRA工藝處理后合金的主要析出強化相與其他時效制度基本無異,但是,沿合金的晶界斷續(xù)分布著大量尺寸較小的針狀和板條狀的析出相,這種晶界析出相的不連續(xù)分布破壞了晶界的連續(xù)性,能夠大大提高合金的抗腐蝕性能。經(jīng)此制度處理后的X2A66鋁鋰合金擠壓板材,其屈服強度為514.3MPa,抗拉強度為569.0MPa,延伸率為7.1%。
【關(guān)鍵詞】：X2A66鋁鋰合金 固溶 時效 析出相 組織演變
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 鋁鋰合金的發(fā)展概況11-13
• 1.2.1 國外鋁鋰合金發(fā)展與應(yīng)用11-12
• 1.2.2 國內(nèi)鋁鋰合金發(fā)展與應(yīng)用12-13
• 1.3 合金元素在鋁鋰合金中的作用13-15
• 1.4 鋁鋰合金中的主要析出相15-17
• 1.5 鋁鋰合金的熱處理工藝17-20
• 1.5.1 均勻化處理18
• 1.5.2 固溶處理18-19
• 1.5.3 時效處理19-20
• 1.6 本課題研究的背景20-22
• 1.7 本課題研究的目的和內(nèi)容22-24
• 第2章 實驗材料及方法24-32
• 2.1 實驗材料24-25
• 2.2 實驗方案25-28
• 2.2.1 固溶25
• 2.2.2 時效25-28
• 2.3 性能測試28-30
• 2.3.1 DSC測試28-29
• 2.3.2 硬度測試29
• 2.3.3 電導(dǎo)率測試29
• 2.3.4 室溫拉伸性能測試29-30
• 2.4 組織觀察30-32
• 2.4.1 金相組織觀察30
• 2.4.2 X射線物相分析30
• 2.4.3 掃描電鏡觀察30
• 2.4.4 透射電鏡觀察30-32
• 第3章 X2A66鋁鋰合金熱處理工藝研究32-54
• 3.1 X2A66鋁鋰合金固溶制度的制定32-40
• 3.1.1 固溶溫度對合金組織與性能的影響32-36
• 3.1.2 固溶時間對合金組織與性能的影響36-39
• 3.1.3 合金中殘留顆粒相的EDS能譜分析39-40
• 3.2 X2A66鋁鋰合金時效制度的制定40-49
• 3.2.1 單級時效合金的硬化曲線40-42
• 3.2.2 雙級時效合金的硬化曲線42-45
• 3.2.3 回歸再時效合金的硬化曲線45-46
• 3.2.4 不同時效制度下合金的力學(xué)性能46-47
• 3.2.5 不同時效制度下合金的拉伸斷口分析47-49
• 3.3 結(jié)果分析與討論49-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第4章 X2A66鋁鋰合金時效過程中主要析出相的演變54-68
• 4.1 合金自然時效過程顯微組織分析54-56
• 4.2 165℃人工時效過程中合金顯微組織分析56-60
• 4.2.1 合金的XRD物相分析57
• 4.2.2 165℃人工時效下合金的TEM分析57-60
• 4.3 不同時效條件下合金的TEM分析60-64
• 4.3.1 單級時效合金TEM分析60-62
• 4.3.2 雙級時效合金TEM分析62-63
• 4.3.3 回歸再時效合金TEM分析63-64
• 4.4 合金時效析出強化機理分析64-66
• 4.4.1 自然時效析出強化機理64-65
• 4.4.2 人工時效析出強化機理65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74-76
• 致謝76

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本文編號：665447