2022和2139合金組織性能及熱處理研究.pdf

1、20世紀(jì)90年代初，歐美國(guó)家開(kāi)始研制新一代超音速民航客機(jī)，其設(shè)計(jì)航速達(dá)到了Mach2.4，在機(jī)身與空氣的摩擦作用下，此時(shí)機(jī)身蒙皮溫度將達(dá)到160-190℃，局部溫度可達(dá)200℃以上，而這己超過(guò)傳統(tǒng)鑄造冶金鋁合金的使用溫度范圍。為了滿(mǎn)足這一要求，Alcan公司于2004年研究開(kāi)發(fā)了新型高Cu/Mg比鋁合金2022和2139，二者在成分上的差別主要是前者不含Ag，而后者含有少量Ag。研究表明，2022具有高強(qiáng)、耐損傷、可時(shí)效成型等特點(diǎn)；而2

2、139合金除了具有高強(qiáng)、可焊等優(yōu)點(diǎn)外，而且在200℃熱暴露后表現(xiàn)出高的斷裂韌性和抗蠕變性能且強(qiáng)度損失較小，有望取代2618、2519等傳統(tǒng)耐熱鋁合金，成為新一代超音速民用客機(jī)理想的蒙皮結(jié)構(gòu)材料。目前，國(guó)內(nèi)尚未開(kāi)展有關(guān)2022和2139合金的研究。
　　 本研究以自制的2022和2139合金為研究對(duì)象，通過(guò)硬度測(cè)試、力學(xué)性能測(cè)試、透射電鏡(TEM)，掃描電鏡(SEM)等方法研究了時(shí)效制度和Ag對(duì)合金常規(guī)力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性及其微觀組

3、織結(jié)構(gòu)的影響，并通過(guò)晶間腐蝕及電化學(xué)測(cè)試探討了兩種合金的腐蝕行為，且較系統(tǒng)地分析了時(shí)效制度和Ag對(duì)合金的作用機(jī)理。主要結(jié)論如下：⑴添加Ag元素使高Cu/Mg比Al-Cu-Mg合金主要析出相由θ'相轉(zhuǎn)變?yōu)棣赶?，使含Ag的2139合金的時(shí)效硬化效果大于2022合金，顯著提高了時(shí)效硬化速率和強(qiáng)化效果。⑵與T6態(tài)相比，預(yù)變形顯著加快了2022合金的時(shí)效硬化響應(yīng)，縮短峰值時(shí)效時(shí)間，峰值強(qiáng)度顯著提高；但是降低了2139合金的峰值強(qiáng)度。透射電鏡觀察結(jié)

4、果表明，2022-T8合金析出了大量Ω相，而θ’相較2022-T6合金細(xì)小且數(shù)量有所減少；2139-T8合金中的Ω相較2139-T6合金明顯減少。⑶2022合金在175℃下進(jìn)行應(yīng)力時(shí)效析出的θ"相尺寸極為細(xì)小。應(yīng)力時(shí)效推后了θ'相的析出，使得合金的在時(shí)效初期的主要析出相為θ"相，因此合金硬化速率較慢，且硬化峰值平臺(tái)延長(zhǎng)。在時(shí)效初期形核階段就可觀察到θ"相具有輕微的位向效應(yīng)，且這種位向效應(yīng)隨著所加應(yīng)力越大而越明顯。⑷2139合金的良好耐熱

5、性源于Ω相具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。合金經(jīng)過(guò)6％預(yù)變形后，主要析出相Ω相的密度降低，尺寸減小，故使得2139-T8合金熱暴露后的強(qiáng)度都略低于T6態(tài)，因此2139合金T6態(tài)耐熱性要優(yōu)于T8態(tài)。⑸2022和2139合金在175℃時(shí)效后，兩種合金在欠時(shí)效和峰時(shí)效都產(chǎn)生晶間腐蝕，且峰時(shí)效的晶間腐蝕敏感性最高，過(guò)時(shí)效由于強(qiáng)化相長(zhǎng)大消耗了基體中所有的Cu，產(chǎn)生大面積腐蝕坑。Ω相與Al基體之間存在穩(wěn)定的Mg-Ag原子層，Mg-Ag原子層的存在使Ω相作為腐蝕