【摘 要】
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2297铝锂合金因其具备中等强度、低密度、高弹性模量和刚度、以及良好的耐应力腐蚀和较高的抗疲劳裂纹扩展能力等诸多优点,在航空航天领域显示出广阔的应用前景。为了进一步探索该合金的相关工艺性能,本文以两种原始状态不同的2297铝锂合金为研究对象,采用硬度和力学拉伸试验等性能测试手段和金相分析、XRD、SEM、TEM等组织表征手段,主要研究了板材轧制变形量对2297铝锂合金的T6处理条件及其组织与性能的
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2297铝锂合金因其具备中等强度、低密度、高弹性模量和刚度、以及良好的耐应力腐蚀和较高的抗疲劳裂纹扩展能力等诸多优点,在航空航天领域显示出广阔的应用前景。为了进一步探索该合金的相关工艺性能,本文以两种原始状态不同的2297铝锂合金为研究对象,采用硬度和力学拉伸试验等性能测试手段和金相分析、XRD、SEM、TEM等组织表征手段,主要研究了板材轧制变形量对2297铝锂合金的T6处理条件及其组织与性能的影响规律,并且考察T8态的2297合金厚板改轧成薄板的可能性。论文的主要结果如下:(1)原始状态为铸态的2297合金(合金A)组织主要由等轴的Kα-Al和晶界处粗大的富Cu相和少量的含Fe相组成,存在较明显的枝晶偏析现象,主合金元素Cu在晶界偏聚;原始状态为T8处理状态的2297合金(合金B)的组织沿轧制方向被拉长,出现不同程度的再结晶,且沿轧制变形方向不连续地分布着富含Cu和少量Fe的第二相粒子;且板材在力学性能上表现出各向异性。沿L方向合金的综合力学性能最好,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为 484MPa、442MPa 和 13.8%。(2)2297铝锂合金板材的最佳固溶温度为535℃,且与合金的变形量和原始状态无关。当固溶温度从520℃升高至535℃时,残留在基体中的第二相粒子数目进一步减少,固溶程度进一步增大,但晶粒尺寸也逐渐增大,当固溶温度升高至550℃时,虽然合金的固溶度进一步提高,但合金的再结晶程度也随之变大,晶粒粗化,导致此温度下的性能表现下降。(3)随着板材轧制变形量增加,在535℃下固溶处理60min,水淬后175℃时效24h后的板材的力学性能下降。(4)原始状态为铸态的2297铝锂合金轧制板材(合金A),经过535℃/60min固溶后进行单级时效处理,适宜的T6工艺为175℃/24h。且随着板材轧制变形量的增加,合金典型时效处理后的强度降低。(5)原始状态为T8处理状态的2297铝锂合金轧制板材(合金B),改轧后随轧制变形量增加,适宜的T6处理的时效温度提高,时效时间增加,但是合金的强度降低,且随着轧制变形量的增加,强度降低更显著。说明该类厚板,不宜改轧T6处理。(6)2297合金的强度随轧制变形量的增加,降低的基本原因是,轧制变形量增加,变形储能增加,Al3Zr质点粗化,导致再结晶程度提高,且轧制变形量增加后,主要强化相T1相时效后尺寸增加,密度变低。
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