2297铝锂合金热处理工艺与组织性能研究

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1、2297铝锂合金热处理工艺与组织性能研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：李雄指导教师：黄光杰教授学位类别：工程硕士（材料工程领域）重庆大学材料科学与工程学院二O一五年五月Studyontheheattreatmentprocess,microstructureandpropertiesof2297alloyAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByXiongLiSupervisedbyProf.GuangjieHua

2、ngSpecialty:ME(MaterialEngineeringField)CollegeofMaterialsScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要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

3、℃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~60min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

4、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、37

5、8MPa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I重庆大学硕士学位论文英文摘要AbstractAl-Cu-Lialloyof2297hasabroadapplicationprospectinthefieldofaerospace

6、,owingtoitsrelativelylightweight,highspecificstrength,goodweldabilityandfatigueresistance.Thesolutionandagingprocesswerestudiedtoachieveaoptimumcombinationofstrengthandductilityduringheattreatmentprocess.Inthispaper,themechanicalpropertiesandmicrostructureofthe2297alloywereinvestigatedbyte

7、nsiletests,opticalmicroscope(OM),scanningelectronmicroscope(SEM)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM).Themainconclusionsareshownasfollows:①The2297alloywerefirstsolutedatthetemperaturefrom500℃to540℃,thanagedby160℃/24h.Theresultshows:withtheraisingsolutiontempe