铝锂合金总结

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1、铝-锂合金归纳总结在铝合金中加入金属元素锂(Li),可在降低合金密度的同时提高合金的弹性模量。研究表明,在铝合金中每添加1%的Li,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效果良好。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广阔的应用前景。铝锂合金的发展大体上可划分为三个阶段,相应出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,第二代铝锂合金本身仍存在以下问题:①合金的各向异性问题较普通铝合金严重;②合金的塑韧

2、性水平较低;③热暴露后会严重损失韧性;④大部分合金不可焊,降低了减重效果,铆接时往往表现出较强的缺口效应;⑤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Li含量,而增加了Cu含量,并且往往添加一些新的合金化元素Ag,Mn,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。低各向异性铝锂合金的研制铝锂合金比普通铝合金

3、有着更为严重的各向异性问题。铝锂合金的各向异性与多种因素有关,这些因素主要有:①元素Li能促使合金的各向异性,即使Li含量少于0.5%,也会带来较大的织构密度②合金使用态多为扁平的未再结晶组织;③合金在使用态下具有较强的晶体学织构;④析出相的形状、惯析面、变形特点等对各向异性也有一定的影响。为控制铝锂合金的各向异性,目前采用的主要方法有:①降低Li含量;②添加或减少合金化元素;③采用合适的中间热处理和最终热处理工艺,以降低或改善合金中的织构。这些严重的织构对合金的性能有着重大影响:①大部分铝锂合金的纵向性能与横向性能

4、有较大差别,通常在与轧制方向成45°—60°方向上拉伸强度降低15%以上;②在强度高的位向上断裂韧性低;③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(S—T)上的断裂韧性值见表3。采用高温短时保温+快冷水淬的再时效工艺,使8090-T8771板材获得的强度仅损失7%,而短横向断裂韧性提高60%的效果,从而降低了该合金的各向异性。低各向异性的AF/C-489和AF/C-458新型变

5、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Mn,Al6Mn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Brass织构({110}<112>)影响最大,Bs织构密度越大,合金的IPA值也越大,合金的各向异性越明显。1460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,σb、σ0.2分别提高25%和35%,质量减

6、轻20%-25%,疲劳寿命提高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690MPa,其强度水平居铝合金前列。此外,Weldalite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Al-Cu-Li系,与第二代铝锂合金相比,其Cu/Li比高出很多,这主要是因为人们发现片状的T1相(Al2CuLi)是铝合金中最具有潜力的强化相,高Cu/

7、Li比成分下,合金的主要析出强化相是T1而不是δ′相(Al3Li),当加入合金元素Ag后,还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研究表明,高Cu/Li比合金的焊接性能更好。在1460合金成分的基础上加入0.5%Mg,0.3%Mn,研制成功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%,而延伸率提高100%,合金的断裂韧性达112MPa·m½(注:KQ值),即使在85℃下暴露1000h,断裂韧性仍高达89MPa·m½。它可用来替代不可焊的7075,7050合金和可焊的2219合金。AI-

8、Li合金的热处理A1-Li合金的热处理有均匀化退火处理、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，通常在保护性气氛中加热；采用分级时效，可改善合金的韧性，并消除其各向异性；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第二相粒子呈均匀、细小、弥散分布，并减少无沉淀带宽度，从而可提高合金的强韧性。