热处理工艺对新淬火态硬铝合金薄板组织性能的影响

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252012V01．33No．4763-770ISSN1000—6893CN11·1929／Vblip：／／hkxb．buaa．edu．∞hkxb@buaa，edu．∞文章编号：1000—6893(2012)04—0763—08热处理工艺对新淬火态硬铝合金薄板组织性能的影响朱彤1，吴建军h。，靳力1，李善良2，王永军11．西北工业大学机电学院，陕西西安7100722．西安飞机工业(集团)有限责任公司，陕西西安710089摘要：为了研究新淬火态硬铝合金蜂窝面板的残余应力与力学性能在不同热处理工艺参

2、数下的变化规律，以退火态2A12硬铝台金薄板为对象，设计了在不同的试件取样方向、加热温度、转移时间、介质水温下的淬火正交试验，并测量试件的力学性能和长度方向上的残余应力等考核指标。通过对薄板微观组织的观察及试验中铡量数据的对比分析，表明对于新淬火态2AI2硬铝合金薄板．水温变化对铝合金薄板的指标影响最为显著。而微观组织中的GP区和过渡相的相互作用对薄板性能起着重要作用。此外在兼顾各指标的情况下，对正交试验中所采用的工艺因素进行了优选。美蹙词：铝合金}淬火；力学性能；残余应力；析出相中图分类号：V252ITGl56．94文献标识码：A随着航空工业的发展，为了满足大尺寸飞机零件的重量

3、要求，越来越多的金属蜂窝胶接复材结构应用在现在飞机的设计中。AI—Cu-Mg系高强硬铝合金，具有良好的成形能力和机械加工性能[1]，因此0．30～o．50mm厚的铝合金薄板是制作飞机金属蜂窝面板的首选材料。由于硬铝合金在退火状态成形虽然可以得到外观平整、尺寸符合要求的薄板零件，但零件的强度较低，组织性能不能满足使用要求。为此，在蜂窝面板成形之前，毛料需先经过淬火处理。然后在时效开始阶段对板料成形，此时铝合金处于尚未发生或完成时效硬化的不稳定状态，这种状态就是新淬火状态。然而，淬火处理会造成薄板的应力分布不均，且一般飞机上的铝合金蜂窝面板零件的设计原则是越薄越好，这就使得薄板变形非

4、常严重。因此研究不同热处理工艺对硬铝合金薄板在新淬火状态下的性能和组织的影响具有重要意义。国内外对铝合金的淬火工艺与组织性能方面做了大量研究。Han—Cheng等n3通过TEM、差示扫描量热法等对AI-Cu—Mg系硬铝合金时效沉淀相的生长做了深入研究。Totten等n1试验研究了淬火工艺参数与淬火残余应力的关系，优化了淬火工艺参数。Ashbridge等n]研究了不同时效时间对2024铝合金热处理后的屈服强度、厚向异性指数的影响。李晗等口]研究了不同淬火工艺参数对2024铝合金薄板力学性能的影响。高宏志等口3对2D12铝合金板在不同时效下的成形性收稿日期：2011-08．01；退修

5、日期：2011-08．24；录用El期：20”-11-14；网络出版时间：2012-02-0109：44网络出版地址：WWW．cnkJ．neVkcms／detail／11．1929．V，20120201．0944．011，htmI∞I：CNKI：1l-1929／V．20120201．0944．011基盒项目：国家自然科学基金‘51075332)*通讯作者Tel．：029—8849310lE-mall：wujj@nwpu．e由cn取壤格式tZhuT．WuJJ．JinL．eta

6、．Influencedheattreatmentprocessor／microstructureandpr

7、opertyofas-quenchedduralCenActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2012。33t4，。763-770．表形。是

8、建军．蕲为。等．热处理I艺对新淬火态硬锯台垒薄板组织挂铯的影响。航空学摄，20

9、2，33(4)；753-770，航空学报Apr．252012Vol33No．4能进行了研究。本文采用多指标正交设计方法安排试验，研究试件取样方向及热处理工艺对硬铝合金力学性能和长度方向残余应力的影响，以确定最佳的工艺参数和角度参数，并通过透射电镜观察组织，分析工艺参数对性能影响的微观机理，为以后的硬铝合金的新淬火态成形研究提供理论

10、依据。1试验材料及方法1．1试验材料选用厚度为0．5mm的退火态2A12薄板，其化学成分如表1所示。按照GB／T228—2002"]，从毛料上选择与轧制方向成0。、45。和90。的单拉试件为淬火试件，并规定单拉试件平行长度的方向为长度方向。表1试验材料的化学成分Table1ChemicalcompositionofAI·alloy2A121．2试验设计组织在JEM一200cx透射电镜下观察口采用影响淬火效率的加热温度、转移时间、淬火水温3个热处理工艺参数r司以及取样方向为四因素，