2099铝锂合金挤压材的组织与性能初步研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要2099铝锂合金是当今世界最先进的铝锂合金之一。在技术发达国家，该合金已代替传统铝合金应用在大型飞机上，取得7％一17％的减重效果。因其具有密度低、比模量(刚度)高、比强度高、各向异性低、耐超低温性能高、热暴露稳定性优良、损伤容限性高、可焊性好等一系列性能，而成为先进国防武器装备和航空航天高科技领域中最重要的结构材料之一。本文以2099铝锂合金挤压材为主要研究对象，利用金相显微镜(O^今扫描电镜(SE^dcI、X射线衍射仪(ⅪtD)等显微分析和硬度、导电率、拉伸等性能测试，对

2、合金的固溶处理、时效制度、力学性能、抗腐蚀性能、热暴露稳定性以及等轴晶制备等进行了较为系统的研究，所开展的探索性工作及取得的创新成果如下：(1)研究了2099铝锂合金挤压材的固溶处理。研究发现，2099铝锂合金经挤压变形后内部粗大第二相得到显著碎化；再经540℃×2h固溶处理后，碎化的粗大第二相得到显著溶解，且合金内部仍存在较明显的位错强化，说明540℃×2h是合金的一种好的固溶处理制度。(2)研究了2099铝锂合金挤压材的时效及其对硬度、导电率和抗腐蚀性能的影响。研究发现，2099铝锂合金挤压材经

3、固溶(540℃×2h)一预压缩(2．81％)．1级时效(121℃×14h)后，随着2级时效(48h)温度的增高，合金的硬度先增加后显著下降，在181℃时达到最高；导电率变化不大；抗晶间腐蚀性能与2024．T6、7075．T6铝合金相当，腐蚀等级为4级，但其存在方向性，欠时效和过时效都提高了合金的抗晶间腐蚀性能：抗剥落腐蚀性能与2024．T6铝合金相当，优于7075．T6铝合金，腐蚀等级为PB—PC级。综合考虑上述性能，2级时效温度以181℃为最佳，即时效制度为121℃×14h+181℃×48h。(3

4、)研究了2099铝锂合金挤压材的拉伸性能。结果表明，2099铝锂合金挤压材经固溶(540℃×2h)一预压缩(2．81％)．T8时效(121℃×14h+181℃×48h)后，合金具有很高的抗拉强度，达到599．92MPa，同时塑性也较高，延伸率为7％。拉伸断口形貌总体上表现为韧窝与沿晶开裂的混合型。2099铝锂合金挤压材的组织与性能初步研究(4)研究了2099铝锂合金挤压材的热暴露稳定性。研究表明，在181℃热暴露1000h后，2099．T83铝锂合金的热暴露稳定性要明显高于7075．T6铝合金，与2

5、024．T6铝合金相当，但经热暴露后的硬度明显高于2024．T6铝合金，其原因应主要与合金中T1相有高的抗粗化能力有关。(5)探索了等轴晶T8态2099铝锂合金的制备及性能。所采用工艺为：2099铝锂合金挤压材固溶处理(540℃×2”一高温过时效(400℃×48h)一水平压缩大变形(沿挤压棒材轴向)／垂直压缩大变形(沿挤压棒材径向)一常规固溶(540℃×2h)／强化固溶(540℃×2h+550℃×2”一T8时效。结果表明，与T83态(540℃×2h／固溶．2．81％／预压缩．121℃×14h+181

6、℃×48ll厂r8时效、)2099铝锂合金挤压材相比，经此工艺处理的合金晶粒等轴性显著提高，硬度略有下降(一200Hv／一180H叻，导电率有所提高，三个方向上的抗晶间腐蚀性能都显著提高，最大腐蚀深度都小于100岬，腐蚀等级提高至3级，但抗剥落腐蚀性能没有得到明显的改进，仍为PB．PC级。与水平压缩大变形相比，垂直压缩大变形的合金抗晶问腐蚀性能更好。与常规固溶相比，强化固溶可进一步改善合金的组织方向性，但其抗晶间腐蚀性能有所下降。本文研制成功了具有高挤压成形性、良好力学性能、抗腐蚀性能和热暴露稳定性

7、能的具有自主知识产权2099型铝锂合金，为新一代2099型铝锂合金的研制和开发奠定了理论和技术基础。关键词：2099铝锂合金；挤压；固溶；时效；显微组织；力学性能；抗腐蚀性能i热暴露；等轴晶Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACT2099灿-Ualloyiso∞ofthemostadv觚ced～一UalloysintIlewodd，whiChh弱replaCedthe讹ditionalal啪岫aUoysllsediIll鹕eair口afts锄daCllieVedaweightloss白om7％t017

8、％iIltecImolo百caladvaIlcedcountries．ItbeC0mesoIleofthemostiInpon锄tstmctIlralmaterialsiIltlle丘eldofadv锄ccddefenseweapo璐锄dequipme咄觚daefospacehightechn0109ywithIowdeIlsi劬hi班Spec近cmoduluS(sti￡陆ess)，lli曲sped丘cstfengtll，lowaIliSo仃opy'lli曲resis