【摘 要】
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目前,第三代铝锂合金已经广泛应用于国产C919中型客机的机身蒙皮、支柱和地板梁等关键部位。研究表明,第三代铝锂合金优异的综合力学性能主要源于其热处理/热加工过程中析出的含锂析出相(包括Al Li(δ)相,Al3Li(δ′)相,Al2Cu Li(T1)相和Al6Cu Li3(T2)相)。因此,本文以典型的第三代铝锂合金AA2099铝锂合金为研究对象,通过热处理工艺调控实现不同含锂析出相的析出,随后利
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目前,第三代铝锂合金已经广泛应用于国产C919中型客机的机身蒙皮、支柱和地板梁等关键部位。研究表明,第三代铝锂合金优异的综合力学性能主要源于其热处理/热加工过程中析出的含锂析出相(包括Al Li(δ)相,Al3Li(δ′)相,Al2Cu Li(T1)相和Al6Cu Li3(T2)相)。因此,本文以典型的第三代铝锂合金AA2099铝锂合金为研究对象,通过热处理工艺调控实现不同含锂析出相的析出,随后利用X射线衍射技术(XRD)、电子背散射衍射技术(EBSD)、透射电子显微技术(TEM)以及晶体塑性有限元模拟(CPFEM)来研究不同含锂析出相对AA2099铝锂合金中温(250℃)和室温单轴压缩塑性变形行为和微结构演化规律的影响规律及机制,取得的主要结论如下:1)在中温单轴压缩条件下,固溶态的AA2099试样变形后流动应力曲线出现明显的应变硬化行为,且应变后期的晶体取向向<110>晶向的偏转较慢;包含δ′相的AA2099试样变形后屈服行为与固溶态的AA2099铝锂合金的屈服行为类似,应变后期的晶体取向同样较为缓慢的偏转到<110>晶向;包含T1相的AA2099试样变形后真应力-应变曲线在达到峰值应力后逐渐下降,且在应变后期晶体取向向<110>晶向偏转的速度逐渐加快;包含T2相的AA2099试样变形后则具有最小的力学响应和织构特征。2)在室温单轴压缩条件下,固溶态的AA2099试样变形后流变应力曲线出现了明显的加工硬化现象,织构类型以S{123}<634>(59°、37°、63°)和Copper{112}<111>(90°、35°、45°)取向为主;包含δ′相的AA2099试样变形后流动应力曲线与固溶态的流动应力曲线类似,织构类型以Brass{011}<211>(35°、45°、0°)和S{123}<634>(59°、37°、63°)取向为主;包含T1相的AA2099试样在变形后峰值应力最高,织构强度最弱,仅存在少量的Goss{011}<100>(0°、45°、0°)取向;包含T2相的AA2099试样变形后的力学响应最弱,织构类型以S{123}<634>(59°、37°、63°)和Cube{001}<100>(0°,0°,0°)取向为主。3)根据室温单轴压缩实验数据,基于晶体塑性有限元理论,分别构建了反映不同含锂析出相作用的AA2099铝锂合金晶体塑性本构模型;基于微观组织表征结果,建立了反映AA2099铝锂合金晶粒形态特征的三维Realistic多晶有限元模型;基于“试错”法确定了不同含锂析出相AA2099铝锂合金的晶体塑性材料参数,相应预测的室温单轴压缩力学行为及织构演化与实验结果吻合良好。
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