2297铝锂合金热处理工艺与组织性能研究

发布时间：2017-08-22 02:33

  本文关键词：2297铝锂合金热处理工艺与组织性能研究

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【摘要】：2297铝锂合金因其具备轻质高强度、可焊性好、耐疲劳等诸多优点,在航空航天领域中具有广阔的应用前景。为了实现该合金在热处理过程中强度与塑性的匹配,本文对该合金的固溶和人工时效工艺进行系统研究。采用拉伸试验、金相显微观察、SEM和TEM等手段分析其微观组织与性能。得出以下结论:①该合金在500℃~540℃下固溶淬火后,再进行160℃/24h时效处理。研究结果表明,固溶时间60min一定时,在500℃~520℃范围内,随着固溶温度的升高,第二相逐渐溶入基体中,硬度随之增大,520℃时硬度达到最大值。当固溶温度升高到540℃时,第二相的数量变化不明显,但是晶粒发生明显粗化,硬度降低;固溶温度520℃一定时,在20min~60 min范围内,随固溶时间的延长,基体中第二相逐渐减少,合金硬度随之增大,60min时达到最大值。继续延长固溶时间,第二相数量几乎没有变化,但晶粒尺寸变大。该合金适宜的固溶制度是520℃/60min。②在上述得出的固溶制度下,进行时效工艺研究发现,时效温度越高合金达到峰时效的时间越短,140℃、160℃、180℃和200℃时效达到峰时效时间分别是72h、60h、48h和24h。合金在时效过程中随着时间的延长,强度先增加,到峰时效后其强度开始下降,而塑性一直下降。2297铝锂合金经180℃/48h时效处理后,合金抗拉强度为471MPa,屈服强度是378MPa,延伸率是15.3%,其综合性能最好,所以该合金适宜的时效制度是180℃/48h。③通过对2297铝锂合金进行0~8%预变形+180℃人工时效处理工艺研究发现,经过2%预变形的合金在时效过程中,时效60h达到峰时效,此时合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为470MPa、378MPa和16.5%。相较于2%预变形,经过5%预变形时效处理,合金达到峰时间明显缩短,24h达到峰时效,其抗拉强度提高10MPa,屈服强度提高45MPa,延伸率下降0.5%。继续增加预变形量到8%,合金达到峰时效的时间为12h,但是合金力学性能有所下降。综合比较2297铝锂合金引入预变形适宜的时效制度是5%预变形+180℃/24h。
【关键词】：2297铝合金 固溶工艺 时效工艺 力学性能 微观组织
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG166.3;TG146.21
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-27
• 1.1 铝锂合金发展概述8-15
• 1.1.1 国外铝锂合金研究现状9-13
• 1.1.2 国内铝锂合金发展状况13-14
• 1.1.3 铝锂合金在航空航天上的应用14-15
• 1.2 Al-Li系合金及Al-Cu-Li系合金的组织特征15-19
• 1.2.1 Al-Li系合金16-17
• 1.2.2 Al-Cu-Li系合金17-19
• 1.3 铝锂合金析出相简介19-21
• 1.4 热处理简介21-25
• 1.4.1 铝锂合金热处理工艺的研究现状21-22
• 1.4.2 铝锂合金中主要元素的作用22-23
• 1.4.3 固溶处理23-24
• 1.4.4 时效处理24-25
• 1.5 铝锂合金强韧化措施25-26
• 1.6 本课题研究的目的、内容及意义26-27
• 2 实验材料及方法27-31
• 2.1 实验材料27
• 2.2 实验方案27
• 2.3 2297铝锂合金热处理工艺27-28
• 2.3.1 固溶处理27-28
• 2.3.2 时效处理28
• 2.4 力学性能测试以及微观组织表征28-31
• 2.4.1 拉伸实验28-29
• 2.4.2 硬度测试29
• 2.4.3 DSC测试29
• 2.4.4 金相组织观察29-30
• 2.4.5 X射线衍射分析（XRD）30
• 2.4.6 扫描电镜观察(SEM)30
• 2.4.7 透射电镜观察(TEM)30-31
• 3 2297铝锂合金固溶工艺研究31-42
• 3.1 固溶工艺对2297铝锂合金常规力学性能的影响31-34
• 3.1.1 固溶温度31-33
• 3.1.2 固溶时间33-34
• 3.2 固溶工艺对2297铝锂合金相析出行为及组织的影响34-39
• 3.2.1 金相组织分析34-35
• 3.2.2 SEM分析35-38
• 3.2.3 XRD分析38-39
• 3.3 分析与讨论39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4 2297铝锂合金人工时效工艺研究42-59
• 4.1 T6时效42-49
• 4.1.1 时效温度和时效时间的最优匹配42-44
• 4.1.2 拉伸断.SEM分析44-45
• 4.1.3 TEM分析45-48
• 4.1.4 XRD分析48-49
• 4.2 T8时效49-54
• 4.2.1 常规力学性能49-51
• 4.2.2 拉伸断.SEM分析51-53
• 4.2.3 TEM分析53-54
• 4.3 分析与讨论54-57
• 4.4 本章小结57-59
• 5 结论59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65

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本文编号：716608