【摘 要】
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1420铝锂合金具有较高的比强度和刚度,较低的密度,高弹性模量及良好的耐蚀性,是目前商用最广泛的铝锂合金之一。采用喷射沉积法制备铝锂合金,可以有效降低铸造法生产中出现的成分偏析,同时细化晶粒。目前,关于1420铝锂合金的研究大部分集中在铸态组织上,对喷射沉积法制备的合金研究还较少,本文利用现代材料分析手段,通过SEM、OM、TEM、EBSD、XRD及力学性能测试手段,研究喷射沉积1420铝锂合金不
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1420铝锂合金具有较高的比强度和刚度,较低的密度,高弹性模量及良好的耐蚀性,是目前商用最广泛的铝锂合金之一。采用喷射沉积法制备铝锂合金,可以有效降低铸造法生产中出现的成分偏析,同时细化晶粒。目前,关于1420铝锂合金的研究大部分集中在铸态组织上,对喷射沉积法制备的合金研究还较少,本文利用现代材料分析手段,通过SEM、OM、TEM、EBSD、XRD及力学性能测试手段,研究喷射沉积1420铝锂合金不同热处理状态下的显微组织、力学性能及拉伸断裂模式的变化规律,依此优化设计合金的热处理工艺。研究主要结果如下:挤压态喷射成形1420铝锂合金组织主要由α-Al及δ’(Al3Li)、S1(Al2Mg Li)、δ(Al Li)和β’(Al3Zr)构成,热挤压后合金晶粒为扁平状,有明显的取向性,沿板材热挤压方向呈流线状分布。根据DSC热分析结果,在450、460、470℃下进行固溶处理,SEM及XRD结果显示合金中δ’、S1、δ相全部溶解,加热温度在515℃及以上时,合金出现过烧现象。在450℃×30min固溶处理后,晶粒大小均匀,平均尺寸为2.91μm,合金的抗拉强度为377MPa,屈服强度为220MPa,伸长率为17.3%。时效处理后合金中主要的析出相有δ’、S1、δ相及δ’/β’复合粒子。析出序列为过饱和固溶体→δ’相→δ相,120、140℃下时效以δ’相为主,时效48h内只涉及δ’相析出及粗化,未检测到δ相的析出。160、180℃时效前期以δ’相为主,时效条件为160℃×48h及180℃×18h时,合金中开始析出S1及δ相。晶界无沉淀带(PFZ)的变化与合金析出相的种类有关:120、140℃下析出相以δ’为主,弥散分布在晶面内,PFZ较窄;160、180℃时效阶段晶界附近析出S1相,PFZ的宽度增加。合金经120℃×18h时效处理后,综合力学性能较优,抗拉强度为473MPa,屈服强度为301MPa,伸长率为15.9%,断裂方式为韧脆混合型断裂。测试了合金在不同时效处理条件后的电导率,合金电导率随时效时间的增加不断提高,时效初期增长速度较快,随着时效时间增加速率逐渐变缓,最后趋于平衡;依据电导率变化建立不同时效条件下的相变动力学方程及电导率方程,得到时效温度为120、140、160、180℃的参数b值分别为0.097、0.213、0.343、0.752,参数n值分别为0.813、0.687、0.613、0.435,并验证了方程的显著性。在此基础上绘制相变动力学曲线和等温转变动力学曲线(TTT)。
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