alcumgli合金的固溶和时效工艺研究【字数：12593】
摘 要本文以Al-Cu-Mg-Li合金铸锭为研究对象，通过力学性能，差示扫描量热法(DSC)，X射线衍射(XRD)等测试方法对Al-Cu-Mg-Li合金在固溶处理和时效工艺下的第二相组织及其力学性能进行了分析讨论。结果可知Al-Cu-Mg-Li合金经460℃×24h+520℃×3h固溶处理后，基体呈过饱和状态并充分均匀，固溶前粗大的第二相粒子在高温作用下发生溶解；固溶态硬度与铸态试样相比增加很多。随着时效时间增加，合金的显微硬度先逐渐升高；24h时效处理下的合金显微硬度最高，即峰时效，显微硬度较固溶态提高约129％；随时效时间的进一步延长，合金的显微硬度又开始呈现降低的趋势。经显微组织的分析，时效态24h处理的合金能获得最佳时效组织模式，第二相数量多，尺寸细小，弥散分布。因此，Al-Cu-Mg-Li合金在固溶处理和时效工艺后的第二相组织和其力学性能得到了明显改善，特别是时效态24h处理的合金试样的力学性能最为优异。
目录
1.前言 1
1.1铝锂合金的概述 1
1.1.1铝锂合金的发展历史和研究现状 1
1.1.2 铝锂合金的成分分类和特点 3
1.1.3 铝锂合金的力学性能和相组织 4
1.1.4 铝锂合金的国内外应用概况 5
1.2 固溶处理对铝合金性能及组织的影响 6
1.2.1固溶温度对铝合金性能和组织的影响 6
1.2.2固溶时间对铝合金性能和组织的影响 6
1.3时效处理对铝合金组织和性能的影响 7
1.3.1单双级时效处理对铝合金组织和性能的影响 7
1.3.2时效处理对铝锂合金组织和性能的影响 7
1.4 稀土元素对铝锂合金组织和性能的影响 8
1.5铝锂合金的研究意义和内容 9
1.5.1铝锂合金的研究意义 9
1.5.2铝锂合金的研究内容 9
2. 实验部分 10
2.1实验试剂及仪器 10
2.1.1实验材料 10
2.1.2实验试剂 10
2.1.3实验仪器 10
2.2实验方法和路线 11
2.2.1 AlC *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
uMgLi合金的制备 11
2.2.2 AlCuMgLi合金的材料成分性能的测试方法 12
2.2.3实验路线 14
3结果与讨论 15
3.1 铸态AlCuMgLi合金的显微组织和性能 15
3.1.1铸态AlCuMgLi合金的第二相组织 15
3.1.2铸态AlCuMgLi合金的显微硬度 15
3.1.3铸态AlCuMgLi合金的X射线衍射(XRD) 16
3.1.4铸态AlCuMgLi合金的差示扫描量热法(DSC) 17
3.2 固溶处理对AlCuMgLi合金的性能和组织的影响 17
3.2.1固溶处理工艺对AlCuMgLi合金组织的影响 17
3.2.2 固溶处理工艺对AlCuMgLi合金硬度的影响 18
3.2.3固溶态AlCuMgLi合金的X射线衍射(XRD) 19
3.3 时效AlCuMgLi合金的显微组织和性能 20
3.3.1时效态AlCuMgLi合金的显微硬度 20
3.3.2 AlCuMgLi合金峰时效的组织和性能 21
4结论 22
参考文献 23
致谢 24
1.绪论
1.1铝锂合金的概括
1.1.1铝锂合金的发展历史和研究现状
（1）铝锂合金发展的历史：
①初期发展阶段 1942德国科学家研发了第一个铝锂合金取名scleron，紧接着，1957年美国研发出了第一代合金取名2020。前苏联不甘落后，1961年也研发了第一代铝锂合金取名BAД23。由于发现铝锂合金的强度不够前苏联、英国、法国等国家也对铝锂合金进行了研究，并且由于损坏容限未能达到标准，未在飞机上正式使用。第一代铝锂合金的特点是密度比较低，其他方面的发展刚进入初级阶段，性能还未得到改善。
②中期发展阶段 尽管通过调节热处理工艺可以减少铝锂合金，但Li的增加也导致材料各向异性的增加。各向异性的增加，也增加了生产和成型过程的复杂性，因此尚未广泛使用。第二代铝锂合金的主要特点在于密度与初期发展阶段相比更低，但其在性能方面欠佳，没有完善各向异性的问题。
③近期发展阶段 不再追求材料的全面性能，在铝锂合金的全新方向进行发展，有更大的发展优势。第三代铝锂合金的合金成分与前两代成分明显不同，其中合金元素Li的含量与前两代的含量相比呈现先上升后降低的趋势，Li含量对于合金微观沉淀相的析出量有很大的作用，其作用会改变合金的强化体制。由于合金中含有特殊弥散相并且起到弥散强化的作用，所以合金的微合金化对于第二相粒子的弥散强化有很大影响，在合金中加入铍元素对于钠的晶界偏析有抑制作用，并且显著提高合金的力学性能。铝锂合金的热处理加工工艺和方式也得到了显著的提升，第三代铝锂合金利用再结晶和预变形处理，处理了中期发展阶段的各向异性问题。由以上结论得出，铝锂合金的力学性能和其他热处理工艺在逐渐提升[1]。
（2）铝锂合金的研究现状
目前我国在航空工业中，铝锂合金的影响较之前降低，这是由于铝锂合金目前较低的塑性和断裂韧性以及高各向异性的问题都没解决。一个为什么铝锂合金呈现不令人满意的机械性能的基本原因是，铝锂合金比普通铝合金有害杂质的敏感性更高。
对于这些问题，合金的微合金化可以起到很大的作用，强化了相并使第二相颗粒更好的分布于基体中，在合金中使硬化颗粒合适的分布，使高度沉淀相与基体更好的进行匹配，完善了晶体学织构。此外，为了减少基质中杂质的含量和晶界中杂质的偏析，在铝锂合金中合适的添加稀土元素可以有效的去除杂质并可以降低铸态第二相晶粒尺寸，细化第二相晶粒，延缓再结晶的时间。所以说微量元素在对铝锂合金中组织和其力学性能起到很大作用，需多加研究应用。其他在对铝锂合金的组织和力学性能研究实验过程中可以看出，固溶在高温状态下的初始时间段，第二相颗粒的溶解导致了合金硬度的降低。随着固溶时间的不断增加，合金的硬度也随之增加[2]。
目录
1.前言 1
1.1铝锂合金的概述 1
1.1.1铝锂合金的发展历史和研究现状 1
1.1.2 铝锂合金的成分分类和特点 3
1.1.3 铝锂合金的力学性能和相组织 4
1.1.4 铝锂合金的国内外应用概况 5
1.2 固溶处理对铝合金性能及组织的影响 6
1.2.1固溶温度对铝合金性能和组织的影响 6
1.2.2固溶时间对铝合金性能和组织的影响 6
1.3时效处理对铝合金组织和性能的影响 7
1.3.1单双级时效处理对铝合金组织和性能的影响 7
1.3.2时效处理对铝锂合金组织和性能的影响 7
1.4 稀土元素对铝锂合金组织和性能的影响 8
1.5铝锂合金的研究意义和内容 9
1.5.1铝锂合金的研究意义 9
1.5.2铝锂合金的研究内容 9
2. 实验部分 10
2.1实验试剂及仪器 10
2.1.1实验材料 10
2.1.2实验试剂 10
2.1.3实验仪器 10
2.2实验方法和路线 11
2.2.1 AlC *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
uMgLi合金的制备 11
2.2.2 AlCuMgLi合金的材料成分性能的测试方法 12
2.2.3实验路线 14
3结果与讨论 15
3.1 铸态AlCuMgLi合金的显微组织和性能 15
3.1.1铸态AlCuMgLi合金的第二相组织 15
3.1.2铸态AlCuMgLi合金的显微硬度 15
3.1.3铸态AlCuMgLi合金的X射线衍射(XRD) 16
3.1.4铸态AlCuMgLi合金的差示扫描量热法(DSC) 17
3.2 固溶处理对AlCuMgLi合金的性能和组织的影响 17
3.2.1固溶处理工艺对AlCuMgLi合金组织的影响 17
3.2.2 固溶处理工艺对AlCuMgLi合金硬度的影响 18
3.2.3固溶态AlCuMgLi合金的X射线衍射(XRD) 19
3.3 时效AlCuMgLi合金的显微组织和性能 20
3.3.1时效态AlCuMgLi合金的显微硬度 20
3.3.2 AlCuMgLi合金峰时效的组织和性能 21
4结论 22
参考文献 23
致谢 24
1.绪论
1.1铝锂合金的概括
1.1.1铝锂合金的发展历史和研究现状
（1）铝锂合金发展的历史：
①初期发展阶段 1942德国科学家研发了第一个铝锂合金取名scleron，紧接着，1957年美国研发出了第一代合金取名2020。前苏联不甘落后，1961年也研发了第一代铝锂合金取名BAД23。由于发现铝锂合金的强度不够前苏联、英国、法国等国家也对铝锂合金进行了研究，并且由于损坏容限未能达到标准，未在飞机上正式使用。第一代铝锂合金的特点是密度比较低，其他方面的发展刚进入初级阶段，性能还未得到改善。
②中期发展阶段 尽管通过调节热处理工艺可以减少铝锂合金，但Li的增加也导致材料各向异性的增加。各向异性的增加，也增加了生产和成型过程的复杂性，因此尚未广泛使用。第二代铝锂合金的主要特点在于密度与初期发展阶段相比更低，但其在性能方面欠佳，没有完善各向异性的问题。
③近期发展阶段 不再追求材料的全面性能，在铝锂合金的全新方向进行发展，有更大的发展优势。第三代铝锂合金的合金成分与前两代成分明显不同，其中合金元素Li的含量与前两代的含量相比呈现先上升后降低的趋势，Li含量对于合金微观沉淀相的析出量有很大的作用，其作用会改变合金的强化体制。由于合金中含有特殊弥散相并且起到弥散强化的作用，所以合金的微合金化对于第二相粒子的弥散强化有很大影响，在合金中加入铍元素对于钠的晶界偏析有抑制作用，并且显著提高合金的力学性能。铝锂合金的热处理加工工艺和方式也得到了显著的提升，第三代铝锂合金利用再结晶和预变形处理，处理了中期发展阶段的各向异性问题。由以上结论得出，铝锂合金的力学性能和其他热处理工艺在逐渐提升[1]。
（2）铝锂合金的研究现状
目前我国在航空工业中，铝锂合金的影响较之前降低，这是由于铝锂合金目前较低的塑性和断裂韧性以及高各向异性的问题都没解决。一个为什么铝锂合金呈现不令人满意的机械性能的基本原因是，铝锂合金比普通铝合金有害杂质的敏感性更高。
对于这些问题，合金的微合金化可以起到很大的作用，强化了相并使第二相颗粒更好的分布于基体中，在合金中使硬化颗粒合适的分布，使高度沉淀相与基体更好的进行匹配，完善了晶体学织构。此外，为了减少基质中杂质的含量和晶界中杂质的偏析，在铝锂合金中合适的添加稀土元素可以有效的去除杂质并可以降低铸态第二相晶粒尺寸，细化第二相晶粒，延缓再结晶的时间。所以说微量元素在对铝锂合金中组织和其力学性能起到很大作用，需多加研究应用。其他在对铝锂合金的组织和力学性能研究实验过程中可以看出，固溶在高温状态下的初始时间段，第二相颗粒的溶解导致了合金硬度的降低。随着固溶时间的不断增加，合金的硬度也随之增加[2]。
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