, 而且目前在科研領(lǐng)域, 2024鋁合金材料的組織、第二相析出、性能的熱處理形成規(guī)律的研究也取得了較多的成果.在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中, 形狀復(fù)雜的2024鋁合金航空零件一般會(huì)采用O狀態(tài)材料, 之后熱處理至T62狀態(tài).研究使用何種熱處理制度可得到最佳綜合性能的鋁合金型材, 一直是工程技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn).2024-T62鋁合金零件的熱處理方式, 主要由固溶淬火與人工強(qiáng)制時(shí)效兩個(gè)步驟組成, 這兩個(gè)步驟涉及大量影響第二相析出的因素, 因而2024-T62鋁合金零件熱處理的第二相析出及性能會(huì)隨著這些因素的變化而有規(guī)律地改變.研究2024-T62零件熱處理工藝參數(shù)對(duì)第二相析出及性能形成規(guī)律對(duì)航空復(fù)雜零件的生產(chǎn)具有非常重要的指導(dǎo)意義.因此, 本文研究了2024鋁合金O狀態(tài)型材T62熱處理工藝關(guān)鍵參數(shù)對(duì)材料性能及第二相析出的規(guī)律.

　　試驗(yàn)選用飛機(jī)窗框用2.0 mm規(guī)格O狀態(tài)2024鋁合金型材, 研究不同固溶溫度對(duì)零件性能的影響, 確定較優(yōu)的固溶溫度.首先通過研究不同固溶時(shí)間對(duì)2024鋁合金試樣拉伸性能的影響, 確定較優(yōu)的固溶處理制度, 研究人工強(qiáng)制時(shí)效工藝對(duì)零件性能及第二相析出的影響, 確定2024鋁合金試樣的T62時(shí)效制度.

　　2024鋁合金為可熱處理強(qiáng)化鋁合金, 固溶處理對(duì)力學(xué)性能的影響很大[17].所以, 試驗(yàn)首先研究不同固溶制度下型材拉伸性能的變化.試驗(yàn)采用規(guī)格為2.0 mm的O狀態(tài)型材, 合金型材熱差分析確定2024鋁型材的過燒點(diǎn)低于508 ℃.因此, 試驗(yàn)選取固溶制度為480, 485, 490, 495, 500, 503和505 ℃, 分別固溶35 min.根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果, 選用495 ℃為固溶溫度, 保溫時(shí)間為20~50 min, 每隔5 min取1個(gè)時(shí)間點(diǎn), 對(duì)試樣進(jìn)行拉伸測(cè)試, 研究固溶時(shí)間對(duì)型材力學(xué)性能的影響.

　　根據(jù)固溶處理的方案, 測(cè)定每個(gè)試樣的結(jié)果, 繪制曲線中可以看出, 固溶溫度在480~490 ℃時(shí), 試驗(yàn)合金的室溫力學(xué)性能不穩(wěn)定; 而在490~505 ℃時(shí), 試驗(yàn)合金的室溫力學(xué)性能趨于穩(wěn)定.在490~505 ℃時(shí), 強(qiáng)度隨溫度升高穩(wěn)步提高, 伸長(zhǎng)率(δ10)沒有明顯波動(dòng).因此在490~505 ℃固溶, 可以滿足試驗(yàn)合金的室溫力學(xué)性能要求.

　　圖 2中可以看出, 試驗(yàn)合金的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率在保溫20~40 min時(shí), 性能穩(wěn)定, 保持著較好的強(qiáng)韌匹配.當(dāng)固溶時(shí)間＞40 min時(shí), 試驗(yàn)合金的力學(xué)性能隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而波動(dòng)較大.試驗(yàn)合金的室溫拉伸強(qiáng)度隨固溶時(shí)間的變化而變化, 并且圍繞固定值波動(dòng), 而20~40 min內(nèi)的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率變化不大, 與總體平均值相近.因此, 固溶時(shí)間為20~40 min, 可滿足試驗(yàn)合金的室溫力學(xué)性能的要求.綜上所述, 2024鋁合金型材較優(yōu)的固溶制度為(490~505) ℃×(20~40) min.

　　Effect on properties on the test alloys at different holding time

　　所示.當(dāng)時(shí)效溫度為175 ℃, 時(shí)效6~16 h后, 試驗(yàn)合金的屈服強(qiáng)度均處于較低的水平.當(dāng)時(shí)效時(shí)間為16 h時(shí), 屈服強(qiáng)度為360 MPa, 略高于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定.當(dāng)時(shí)效溫度為185 ℃時(shí), 時(shí)效后的屈服強(qiáng)度均高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的345 MPa.隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng), 屈服強(qiáng)度不斷提高.時(shí)效時(shí)間為14 h時(shí), 達(dá)到最高393 MPa, 隨后屈服強(qiáng)度逐漸降低.當(dāng)時(shí)效溫度為190 ℃時(shí), 在整個(gè)時(shí)效過程中, 材料的屈服強(qiáng)度均保持在較高的水平, 為379~403 MPa, 比退火態(tài)提高300 MPa左右.當(dāng)時(shí)效10~12 h時(shí), 屈服強(qiáng)度達(dá)到最高, 約為403 MPa.隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng), 試驗(yàn)合金的過時(shí)效響應(yīng)較慢, 時(shí)效16 h后, 屈服強(qiáng)度仍可達(dá)到380 MPa左右.當(dāng)時(shí)效溫度為195 ℃時(shí), 時(shí)效僅6 h, 屈服強(qiáng)度即達(dá)到400 MPa左右.隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng), 試驗(yàn)合金的屈服強(qiáng)度逐漸降低.時(shí)效14 h后, 過時(shí)效響應(yīng)加快, 屈服強(qiáng)度顯著降低.當(dāng)時(shí)效溫度提高到200 ℃時(shí), 隨時(shí)效時(shí)間的增加, 材料的屈服強(qiáng)度逐漸降低, 而且降低的速度較快.當(dāng)時(shí)效10 h時(shí), 屈服強(qiáng)度為337 MPa, 不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求.

　　Yield strength at different aging system

　　所示.當(dāng)時(shí)效溫度為175~200 ℃、時(shí)效時(shí)間為6~16 h時(shí), 試驗(yàn)合金的伸長(zhǎng)率隨時(shí)效時(shí)間的弛豫均呈降低趨勢(shì).時(shí)效溫度升高后, 降低的速度放緩.不同制度下的伸長(zhǎng)率均與標(biāo)準(zhǔn)要求相符.比較之下, 175 ℃時(shí)效, 試驗(yàn)合金的伸長(zhǎng)率略高, 韌性較好.

　　圖 6.由圖 5可以看出, 試驗(yàn)合金經(jīng)過不同溫度和時(shí)間時(shí)效后, 析出相的大小、形狀及分布有明顯的差別.當(dāng)時(shí)效制度為190 ℃×9 h時(shí), 析出相以長(zhǎng)棒狀為主, 也有少量較粗的短棒狀和片狀析出相彌散分布, 如圖 5(a)所示.時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)至16 h, 棒狀析出相數(shù)量減少、粗化, 細(xì)長(zhǎng)薄片狀析出相數(shù)量增加, 并沿同一方向分布, 如圖 5(b)所示.當(dāng)時(shí)效溫度升高到200 ℃時(shí), 棒狀析出相明顯減少、粗化; 細(xì)長(zhǎng)薄片狀析出相增多, 長(zhǎng)度增加, 粗化, 沿3個(gè)方向互成60°析出, 交錯(cuò)分布, 如圖 5(c)所示.

　　圖 6(a)所示.S (或S′)相為正交結(jié)構(gòu), 空間群Cmcm, 點(diǎn)陣參數(shù)a=0.4 nm,b=0.923 nm,c=0.714 nm.S相和S′相的晶體結(jié)構(gòu)、點(diǎn)陣參數(shù)以及位向關(guān)系均完全一致, 只在某個(gè)方向上的錯(cuò)配有所不同, 因而通常無法區(qū)分.較粗的短棒狀析出相為Al7

　　2CuMg的[011]衍射譜外, 還可找出另一套很弱的電子衍射花樣, 從拉長(zhǎng)的斑點(diǎn)及其拉長(zhǎng)方向來看, 來自細(xì)長(zhǎng)薄片狀析出相.2.2.3 試驗(yàn)合金的XRD分析

　　2CuMg和Al7Cu2Fe相.經(jīng)過高溫時(shí)效后, 在200 ℃×9 h時(shí)效的試樣中發(fā)現(xiàn)了Al2Cu的衍射峰, 見圖 7(b), 表明在TEM分析中未能標(biāo)定出的細(xì)長(zhǎng)薄片狀析出相可能是Al2Cu相, 即θ(或θ′)相.在高溫時(shí)效后, Al2Cu相增多, 使得在XRD圖譜中出現(xiàn)其衍射峰, 這與圖 5中200 ℃×9 h時(shí)效制度下, 試樣中的細(xì)長(zhǎng)薄片狀析出相變多、粗化的現(xiàn)象一致.

　　2XXX系鋁合金強(qiáng)化主要靠細(xì)小彌散分布的強(qiáng)化相, 試驗(yàn)中2024鋁合金型材晶內(nèi)的主要析出相為S′ (主要強(qiáng)化相)+θ′ (θ).試驗(yàn)結(jié)果表明, 隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)和時(shí)效溫度的升高, S′+θ′ (θ)相粗化, 并且密度減小, 導(dǎo)致試驗(yàn)合金的屈服強(qiáng)度及塑性降低.當(dāng)進(jìn)行190 ℃×9 h時(shí)效后, 試驗(yàn)合金的屈服強(qiáng)度均保持在較高的水平, 析出相以長(zhǎng)棒狀為主, 且細(xì)小彌散.當(dāng)時(shí)效溫度提高到195~200 ℃時(shí), 隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng), 試驗(yàn)合金的屈服強(qiáng)度逐漸降低, 棒狀析出物數(shù)量減少、粗化, 細(xì)長(zhǎng)薄片狀析出物數(shù)量增多, 晶內(nèi)析出相主要是S′+θ′, 由于時(shí)效溫度較高, 導(dǎo)致析出相形核及長(zhǎng)大速度明顯加快, 200 ℃時(shí)效9 h, 析出相明顯粗化, 因而屈服強(qiáng)度低于190 ℃時(shí)效后.

　　2Cu, 即θ(或θ′)相.這兩種相的共同存在, 使得材料的屈服強(qiáng)度均保持在較高的水平.九游體育官方網(wǎng)站九游體育官方網(wǎng)站