【摘 要】
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2219铝合金大型环件是航空航天领域所需的重要工件。大型环件的制造通常需要经过熔炼、均匀化退火、多向锻造、环轧以及成品热处理等多个工序,每个工序都会影响材料后续的加工、组织与性能;并且,大型环件在制造过程中,不同区域的显微组织变化往往不均匀。因此,通过对工件在不同工序下的不同区域进行分析和研究可以更好的理解环件制造过程中的组织演变规律,为大型环件成形工艺的改进、成形能力的提高和最终力学性能的优化提
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2219铝合金大型环件是航空航天领域所需的重要工件。大型环件的制造通常需要经过熔炼、均匀化退火、多向锻造、环轧以及成品热处理等多个工序,每个工序都会影响材料后续的加工、组织与性能;并且,大型环件在制造过程中,不同区域的显微组织变化往往不均匀。因此,通过对工件在不同工序下的不同区域进行分析和研究可以更好的理解环件制造过程中的组织演变规律,为大型环件成形工艺的改进、成形能力的提高和最终力学性能的优化提供建议和参考。本文以环件制造过程中2219铝合金均匀化态铸锭、锻坯和T8固溶时效态环件为实验材料,通过特定区域、不同方向的显微组织观察和力学性能测试,分析不同工序对显微组织和力学性能的影响,研究环件在制造过程中的组织演变规律和力学性能变化规律。主要结论如下:（1）从2219铝合金均匀化态铸锭边缘至中心,组织逐渐粗化,力学性能逐渐降低。平均晶粒尺寸从116μm增大至132μm,其中心区域存在更多的链状或网状结构的大尺寸Al2Cu,这对力学性能不利。受晶粒尺寸和第二相的影响,从边缘至中心,UTS（抗拉强度）从202 MPa下降到180 MPa;EL（延伸率）从11.5%下降到5.3%。（2）2219铝合金均匀化态铸锭经多向锻造后,组织细化,EL提高。由于多向锻造过程中的动态再结晶,晶粒尺寸由116-132μm（±60-77 um）细化到5.3-8.4μm（±2.8-5.4μm）;均匀化态组织中的粗大Al2Cu被破碎并且分布更均匀;YS（屈服强度）、UTS和硬度的变化不明显。多向锻造引起的组织细化使得EL从5.3%-11.5%提高至12.2%-19.0%。（3）从锻坯中心至边缘,组织粗化,EL降低。锻坯边缘区域残留有许多尺寸粗大的Al2Cu和晶粒,锻坯中心区域的晶粒细小、Al2Cu分布均匀。锻坯中心区域的EL（19.0%）高于边缘区域（12.2%）。（4）锻坯经过环轧和T8固溶时效后,与锻造态相比,晶粒长大,环件截面上（轴-径面）的晶粒尺寸为165-237μm（±94-202μm）,初生Al2Cu显著溶解并析出细小的强化相。环件各个区域和方向上的YS达到266-313 MPa,UTS达到378-448 MPa,硬度为103-114 HV。沿环件切向方向上具有最大的EL,达到16.0%-21.1%;其次是径向,～11.6%;轴向的EL在8.2%-11.8%范围内。（5）T8固溶时效态环件组织中的晶粒和Al2Cu颗粒沿切向被拉长,相较于切-轴面和切-径面,环件截面上的Al2Cu和晶粒的尺寸更细小;就不同观察面Al2Cu尺寸的最大值而言,切-径面（34-54μm）＞切-轴面（31-47μm）＞轴-径面（30-34μm）。从环件的内径到外径,固溶程度先减轻再增强;晶粒尺寸先减小再增大,内径处晶粒尺寸大于外径处。从环件心部到端面,固溶程度增强。就力学性能在轴向和切向上的平均值而言,从内径到外径,YS和UTS先降低再升高,内径处的YS和UTS略低于外径处;EL先增加再降低,内径处EL低于外径处。从环件心部到端面,YS和UTS增加,YS、UTS和EL各向异性也都增强,尤其是EL各向异性较明显。环件不同区域力学性能的变化是时效析出相和晶粒尺寸综合作用的结果。
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