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，歐美國家開始研制新一代超音速民航客機，其設(shè)計航速達到了Mach2.4，在機身與空氣的摩擦作用下，此時機身蒙皮溫度將達到160-190℃，局部溫度可達200℃以上，而這己超過傳統(tǒng)鑄造冶金鋁合金的使用溫度范圍。為了滿足這一要求，Alcan公司于2004年研究開發(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、耐損傷、可時效成型等特點；而2

2、139合金除了具有高強、可焊等優(yōu)點外，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理想的蒙皮結(jié)構(gòu)材料。目前，國內(nèi)尚未開展有關(guān)2022和2139合金的研究。
　　 本研究以自制的2022和2139合金為研究對象，通過硬度測試、力學(xué)性能測試、透射電鏡(TEM)，掃描電鏡(SEM)等方法研究了時效制度和Ag對合金常規(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，并通過晶間腐蝕及電化學(xué)測試探討了兩種合金的腐蝕行為，且較系統(tǒng)地分析了時效制度和Ag對合金的作用機理。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合金的時效硬化效果大于2022合金，顯著提高了時效硬化速率和強化效果。⑵與T6態(tài)相比，預(yù)變形顯著加快了2022合金的時效硬化響應(yīng)，縮短峰值時效時間，峰值強度顯著提高；但是降低了2139合金的峰值強度。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℃下進行應(yīng)力時效析出的θ"相尺寸極為細小。應(yīng)力時效推后了θ'相的析出，使得合金的在時效初期的主要析出相為θ"相，因此合金硬化速率較慢，且硬化峰值平臺延長。在時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℃時效后，兩種合金在欠時效和峰時效都產(chǎn)生晶間腐蝕，且峰時效的晶間腐蝕敏感性最高，過時效由于強化相長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