2022年铝锂合金总结.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 铝-锂合金归纳总结在铝合金中加入金属元素锂 L i , 可在降低合金密度的同时提高合金的弹性模量；讨论说明 , 在铝合金中每添加 1% 的L i, 可使合金密度降低 3% , 而弹性模量提高 6% , 并可保证合金在淬火和人工时效后硬化成效良好；因此, 铝锂合金作为一种低密度、高弹性模量、高比强度和高比刚度的铝合金 , 在航空航天领域显示出了宽阔的应用前景；铝锂合金的进展大体上可划分为三个阶段 , 相应显现的铝锂合金产品可以划分成三代；第一代铝锂合金产品的塑韧性水平太低 , 其次代铝锂合金本身仍存在以下问题 : 合金的各向异性问题较一般铝合金严

2、峻 ; 合金的塑韧性水平较低 ; 热暴露后会严峻缺失韧性 ; 大部分合金不行焊 , 降低了减重成效 , 铆接时往往表现出较强的缺口效应 ;强度水平较低 , 难以与 7000 系超高强铝合金竞争等；第三代铝锂合金的成分及性能表1 和表 2 给出了第三代主要铝锂合金产品的成分及性能；可见 , 在合金成分设计上 , 第三代铝锂合金降低了 L i 含量 , 而增加了 Cu 含量 , 并且往往添加一些新的合金化元素 A g, M n, Zn 等 ; 在性能水平上 , 第三代铝锂合金较以往铝锂合金都有了较大幅度的提高 , 其中尤以低各向异性铝锂合金和高强可焊铝锂合金最引人注目；名师归纳总结 - - - -

3、 - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 低各向异性铝锂合金的研制铝锂合金比一般铝合金有着更为严峻的各向异性问题；铝锂合金的各向异性与多种因素有关 , 这些因素主要有 : 元素 L i 能促使合金的各向异性 , 即使 L i 含量少于 0.5% , 也会带来较大的织构密度合金使用态多为扁平的未再结晶组织 ; 合金在使用态下具有较强的晶体学织构 ; 析出相的外形、惯析面、变形特点等对各向异性也有肯定的影响；为掌握铝锂合金的各向异性, 目前采纳的主要方法有: 降低 L i 含量 ; 添加或削减合金化元素 ; 采纳合适的中间热处理和最终热处理工艺, 以降低或

4、改善合金中的织构；这些严峻的织构对合金的性能有着重大影响 : 大部分铝锂合金的纵向性能与横向性能有较大差异 , 通常在与轧制方向成 45 60 方向上拉伸强度降低 15% 以上 ; 在强度高的位向上断裂韧性低 ; 在强度低的位向上裂纹扩展速率高；铝锂合金由于塑韧性水平较低 , 因此 , 有关铝锂合金断裂韧性的各向异性问题是更加突出的问题；一些铝锂合金在纵向L 、L + 45 、长横向 L T 及短横向 ST 上的断裂韧性值见表 3；采纳高温短时保温+ 快冷水淬的再时效工艺 , 使8090-T 8771 板材获得的强度仅缺失 7% , 而短横向断裂韧性提高 60% 的成效 , 从而降低了该合金的

5、各向异性；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 低各向异性的A F/C-489 和AF/C-458 新型变形铝锂合金具有低的各向异性, 这主要归因于两个方面 : 一是合金中含有 0.3% 的M n, A l 6M n 粒子能够抑制合金的再结晶 , 细化晶粒 , 降低合金的各向异性 ; 二是合金在轧制过程中加入一次中间热处理的新工艺 , 中间热处理的目的是促进再结晶的发生 ,降低织构的强度；IPA 受 B rass 织构 110 影响最大 , B s 织构密度越大 , 合金的 IPA 值也越大 , 合金的各向异性越明显；1

6、460 合金中含有少量的稀土元素Sc, Sc 可以大幅度提高铝锂合金的综合性能；总的说来, 1460 合金与 1201 相比 , b、 分别提高 25% 和35% , 质量减轻 20% -25% , 疲惫寿命提高20% -30% , 而焊接性能相当；Weldalite 铝锂合金系列, 主要包括 2094, 2095, 2096, 2195 等牌号；这些合金强度可达690M Pa, 其强度水平居铝合金前列；此外 ,W eldalite 系列在多种焊接工艺下均可形成致密的焊缝 ,不易形成气孔和裂缝 , 其焊缝抗拉强度和断裂韧性较 2219 合金均提高 30% 左右；上述高强可焊铝锂合金均属于 A

7、l -Cu-L i 系, 与其次代铝锂合金相比 , 其Cu/L i 比高出许多 , 这主要是由于人们发觉片状的 T1 相A l2CuL i 是铝合金中最具有潜力的强化相 , 高Cu/L i 比成分下 , 合金的主要析出强化相是 T 1而不是 相 A l3L i , 当加入合金元素 A g 后, 仍可大大提高合金的强度；此外对铝锂合金可焊性与合金成分的讨论说明 , 高Cu/L i 比合金的焊接性能更好；在1460 合金成分的基础上加入 0.5%M g, 0 .3%M n, 研制胜利了一种新型高强可焊铝锂合金 , 该合金屈服强度比 1460 提高 5% , 而延长率提高 100% , 合金的断裂韧

8、性达 112M Pa m. 注: K Q值 , 即使在 85下暴露 1000h, 断裂韧性仍高达 89M Pa m . ；它可用来替代不行焊的 7075, 7050 合金和可焊的 2219 合金；AI-Li 合金的热处理A1-Li 合金的热处理有匀称化退火处理、固溶化处理、时效及形变热处理等；合金在加热时,为了防止合金的氧化,通常在爱护性气氛中加热；采纳分级时效,可改善合金的韧性, 并排除其各向异性； 将固溶处理后的合金进行予冷变形,然后再进行时效处理,可使时效过程中析出的其次相粒子呈匀称、细小、提高合金的强韧性；铝锂合金塑韧性的改善弥散分布, 并削减无沉淀带宽度,从而可归纳起来 , 铝锂合金

9、塑韧性低的缘由有以下几点： 相 Al 3Li 相的超点阵结构 , 与基体完全共格易产生共面滑移引起局部应变集中； 、T2相的晶界沉淀 , 引起晶间断裂；Na、K、Ga等碱金属杂质易在晶界偏析, 形成钠脆； Li 的存在使铝锂合金含有比一般铝合金更高的氢 , 严峻地损害铝锂合金的塑韧性；针对铝锂合金的组织特点、强化机制和导致该合金塑韧性低的根本缘由, 讨论者们实行了以下强韧化措施：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 合金化在铝锂合金中添加微量Zr、Sc, 分别形成 Al3Zr 、Al3Sc弥散质点 , 对基体起弥散强化和

10、细晶强化作用；此外 , 加入少量 Be可抑制 Na在晶界上的偏析；加入 Co、 Ti 、Ge等元素形成较多的非共格相或 的共生相 , 从而提高塑韧性；分别或同时加入 Cu、 Mg、Ag等元素可有效改善铝锂合金的强韧性；第一 ,Cu 、Ag 、Mg 有固溶强化成效；其次 , 添加 Cu后促使合金时效时析出 Al2Cu 和T1Al2Culi 相,增强了时效硬化成效 , 而且有助于减小晶界无脱溶带 PFZ的宽度； 再者 Cu、Mg同时添加可在位错或亚晶界处不匀称析出较大体积分数的 S Al2CuMg 弥散相 , 位错难以切过而只能绕过, 从而降低了 Al 一Li 合金共面滑移的倾向 , 并激发其产生

11、交滑移促进合金的匀称变形；最终 , 在Al 一Cu一Li 合金中加入少量 Ag可提高时效强化成效 , 加速 T1相的析出 , 少量 Mg、Ag 共同加入形成 Mg 一Agclusters 能更有效地促进 T1相的析出；形变热处理 对固溶处理后的铝锂合金在时效前进行适当冷变形 , 可在合金基体中形成密布的位错或位错缠结 , 成为 S 、 T1等相非匀称形核的位置 , 从而增大位错不能切割的沉淀相的体积分数 , 削减合金的共面滑移及晶界应力集中；同时 , 时效前的冷变形可加快沉淀动力学 , 使沉淀相更细小匀称地分布、增多, 抑制晶界平稳相的形成；分级时效讨论说明 , 先低温后高温的时效处理能促进大

12、量相弥散, 细小、匀称地势核 , 并阻挡粗大平稳相沿晶界析出和在晶界形成PFZ；此外 , 分级时效使合金中显现较多的Al3Li/Al3Zr 复合粒子 , 从而到达改善 Al 一Li 合金强韧性的目的；低 Li 化 低Li 化削减了 相析出引起的共面滑移和大量吸氢引起的氢脆 , 但这是以牺牲密度为代价而到达提高韧性和热稳固性的目的；纯洁化利用真空纯化法, 使碱金属总含量由原先的3一10ppm降到 1ppm以下 ,H含量也显著降低 , 从而使合金韧性显著提高；2090Al 一Li 合金 ,其断裂韧性比碱金属含量大于5ppm的Al 一Li 合金的高得多 , 且在 65下暴露 1000h后韧性几乎不降

13、低；各向异性的改善Al 一Li 合金的各向异性比常规铝合金的高, 这种差异主要是由较高程度的变形织构和Al 一 Li 合金沉淀相剧烈地相互作用引起的；用于降低Al 一Li 合金各向异性的方法有:固溶处理时进行再结晶；在中间工序中进行再结晶；伸或冷轧；减小制造变形量等；1再结晶过时效；转变弥散相类型；在不同的方向上拉2在不同的方向上拉伸或冷轧 将2095板材在峰值时效前偏离轧制方向 60 进行 6%变形量的拉伸 , 发觉可大大降低峰值时效产品的各向异性表 1；3减小变形量多晶体塑性变形时 ,各个晶粒滑移的同时 , 也相伴有晶体取向相对于外力有规律的转动 , 尽管由于晶界的联系 , 这种转动受到肯

14、定的约束 , 但当变形量较大时 , 原先为任意取向的各个晶粒也会发生调整 ,引起晶粒取向形成“ 择优取向”, 从而出现明显的各向异性；4转变弥散相类型在一种 Al 一Cu一Li 合金中用 0.6%Mn+0.16%Cr 的混合物代替 0.12%Zr, 这导致合金组织名师归纳总结 转变很大 , 使含 Mn 十Cr的合金几乎不显现织构, 而含 Zr的原合金具有很强的织构, 出现较第 4 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 强的各向异性；在Al 一2.7Cu一1.5Li 一0.12Zr 合金中添加 0.3%Mn 会降低各向异性, 其各向异性水平和常

15、规铝合金的差不多 各向异性中起重要作用；热稳固性的改善图 2；Mn 的添加会形成 Al6Mn 弥散相 ,Al6Mn 被认为在降低时效处理后的 Al 一Li 合金在 70左右长时间保温后其强度增大 , 而韧性值大大降低；当铝锂合金中 Li 含量高且时效后仍存在 时 , 就会在固溶体中存在大量残留的 Li ；时效后残留在固溶体中的 Li 和 , 会使富 Cu强化相 T1等在热暴露过程中进一步沉淀析出 , 导致合金强度增大 , 延长率和断裂韧性降低；要使Al 一Cu一 X一 Li 合金在 65一135 暴露后变脆的可能性最小 ,挑选时效后 不存在的成分就可大大改善铝锂合金的热稳固性；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页