一、2197铝-锂合金的组织和性能(论文文献综述)
李劲风,陈永来,马云龙,张绪虎[1](2021)在《国内铝锂合金基础研究及应用技术开发》文中指出总结了国内在铝锂合金主合金元素Cu、Li以及微合金元素Mg、Ag、Zn、稀土的(微)合金化效果及作用机理方面的研究结果。在主合金元素的研究方面,重点阐述了铝锂合金强度随Cu+Li总原子分数及Cu/(Cu+Li)原子分数比例增加而提高,但晶间腐蚀(IGC)抗力则随Cu/Li比增加而逐渐降低的规律及相关机理。在微合金化元素研究方面,主要阐述了Mg+X(X=Ag/Zn)添加促进T1(Al2CuLi)相形核并提高铝锂合金力学性能的机理,其强化效果的规律表现为:Mg+Ag+Zn>Mg+Ag>Mg+Zn>Mg,同时还阐明了添加微量Zn元素提高铝锂合金IGC抗力,而添加微量Ag则降低IGC抗力的现象及其机理;另外,还总结了稀土(RE)元素分别在高Cu/Li比铝锂合金(以T1相为主强化相)及低Cu/Li比铝锂合金[以δ’(Al3Li)相为主强化相]中的不利影响及有利影响的作用机理。除此之外,简述了国内航天用2195铝锂合金旋压、摩擦搅拌焊、氩弧焊、化铣等应用技术的开发情况。
冯博[2](2021)在《2195铝锂合金板材热处理工艺优化及组织性能调控》文中研究表明2195铝锂合金作为典型的第三代铝锂合金,具有密度低、比刚度高、低温力学性能好和耐腐蚀等优点,被广泛应用于航天飞行器等轻质结构件的制造。本文以2195合金板材为研究对象,系统研究了完全退火和T8热处理对合金板材力学性能和显微组织的影响规律,确定了可实现2195合金板材最优力学性能的完全退火和T8热处理制度,为2195合金完全退火态和T8热处理态板材的工业生产工艺优化提供理论支撑和参考依据。主要研究内容以及研究成果如下:研究了不同退火工艺参数对2195合金微观组织和力学性能的影响规律。合金完全退火过程中存在再结晶现象,随退火温度的升高再结晶程度增加,而退火保温时间和退火冷却速率对再结晶程度影响较小;完全退火处理后,合金织构强度较热轧态显着降低。随着退火温度的升高,合金变形组织中的位错密度降低,小角度晶界等亚结构减少,再结晶比例增加并发生晶粒长大,可溶的富Cu相不断溶解进入合金基体,并在完成退火处理后的缓冷过程中显着发生脱溶析出θ’相和T1相,导致2195合金板材的强度性能先下降后升高,在400℃退火温度时达到最小值,同时获得较高的塑性。确定了 2195合金板材最优的完全退火工艺参数:退火温度400℃,退火保温时间大于60 min,降温速率20℃/h-40℃/h,出炉温度低于150℃。在此条件下,合金具有最优的力学性能:抗拉强度217MPa,屈服强度112MPa,伸长率18.0%。研究了不同T8热处理工艺参数对合金微观组织和力学性能的影响规律。对合金板材进行不同温度和时间的固溶处理,发现505℃固溶处理90 min后,合金中可溶的第二相发生充分回溶;随着固溶时间增长,平均晶粒尺寸呈长大趋势。增大预拉伸变形量,可促进强化相T1相的析出,当预拉伸变形量达到3%后,在合金中析出了大量细小的T1相。时效时间增长会导致强化相T1粗化,降低强化效果。随着预变形量增大和时效时间增长,拉伸试样断裂方式中脆性断裂的比例增加。确定了 2195合金板材最优的T8热处理工艺参数:固溶温度505℃,固溶时间90 min,预拉伸变形量3%,时效温度155℃,时效时间32 h,合金板材可获得最佳的强韧性匹配:抗拉强度598 MPa,屈服强度569 MPa,伸长率11.8%,断裂韧性KIC值33.1 MPa·m1/2。
张澐龙[3](2021)在《铝锂合金蒙皮桁条T型结构激光焊接特性和压缩屈曲行为研究》文中提出轻量化结构设计与制造技术是未来民用飞机实现绿色、高效、节能、减排、减重的核心支撑技术。欧洲空客公司成功实现了激光焊接铝合金蒙皮桁条结构替代传统的铆接结构在飞机机身上的应用,取得了减重10%-20%、刚度增加15%-20%的效果。我国国产大型客机也提出了采用高比强度铝锂合金的蒙皮桁条结构激光焊接应用的需求,亟需解决铝锂合金蒙皮桁条结构的焊缝成形、接头软化、焊接变形和结构力学性能等关键问题。针对国产大飞机项目对双侧激光同步焊接铝锂合金蒙皮桁条结构开展相关研究工作的迫切需求,在本人硕士期间开展焊丝选型、工艺参数优化、焊缝成形、未熔合和气孔缺陷控制、组织和性能等方面研究的基础上,本文补充研究光束间距和点固工艺对焊缝成形的影响,研究点固工艺对焊接变形的影响;通过焊接试验研究焊接顺序和工装夹具对蒙皮桁条结构焊接变形的影响规律;研究不同焊后热处理工艺对接头组织的强化机理。在此基础上,对蒙皮桁条结构典型件进行激光焊接制造;鉴于该激光焊接蒙皮桁条结构未来应用于前机身和中后机身的下机身壁板,主要承载压缩和剪切载荷,本文结合试验和有限元模型,研究蒙皮桁条结构典型件在压缩载荷下的屈曲行为,并通过电测和光测试验数据验证有限元模型的合理性;经有限元非线性理想化误差分析研究各误差源对压缩屈曲行为的影响,并在此基础上建立横截面积相等的典型结构的有限元模型,对比激光焊接结构与铆接结构、搅拌摩擦焊接结构的压缩性能差异。通过工艺试验研究发现,光束间距和点固焊接工艺直接影响焊缝横截面成形的对称性和内部组织的均匀性,继而影响接头的横向拉伸强度。在连续焊接之前,采用合理的点固焊接工艺可以有效控制焊接变形,当点固焊接线能量较小时,角变形降低64%,挠曲变形降低89%,但由于组织的不均匀性导致接头横向拉伸强度降低40MPa-60MPa。为了提高接头强度,制定了不同时效时间的固溶+时效和时效两种焊后热处理工艺,结果表明,随时效时间的增加,采用固溶+时效热处理,强度逐渐增大,延伸率逐渐减小;采用时效热处理,强度先增大后减小,延伸率均小于1%。对于T3母材,时效165℃×20h或30h时,接头强度与AA2060-T8母材相当,但延伸率小于1%;对于T8母材,固溶+时效165℃×20h热处理时,接头强度与AA2060-T8母材相当,延伸率提高到2.7%。进一步探讨两种焊后热处理对焊缝组织的强化机理。固溶+时效热处理的焊缝中Cu元素固溶到基体中,晶界上的脆性θ相大量消失,并生成增强强度和韧性的T1相和δ’相,同时T相球化导致应力集中程度降低、增加晶间结合强度使得接头强度提高,强化机制为固溶强化和第二相强化;AA热处理的焊缝中产生增强强度的δ’相,而未生成增加韧性的T1相,晶界强化相中Cu含量增大,原有的晶界θ相更加连续使接头强度提高,强化机制为晶界强化和第二相强化。在解决焊接接头强化、焊接变形控制的基础上,研究铝锂合金激光焊接典型件的压缩屈曲行为。与实际壁板结构相比,典型结构虽然尺寸较小且实际承载能力不及实际壁板结构,但是其所反映的压缩屈曲行为特征仍可作为实际壁板结构的理论参考。结果显示,典型件的失效模式为整体变形失稳而不能继续承载引起的失稳失效,最终破坏形式包括蒙皮的局部屈曲、桁条的弯曲失稳和部分焊缝的连续断裂。典型件在达到初始屈曲载荷时,蒙皮上的应变表现出应变分叉现象,蒙皮的面外位移表现出不同数量的半波形式;在达到失效载荷时,桁条A的翼缘存在沿Y轴负方向的较大面外位移。从有限元模型提取相关数据,与试验值基本吻合,验证模型的合理性。对上述有限元模型进行非线性理想化误差分析,获得误差较小的有限元模型的控制方法。边界条件和加载方式直接影响典型件的偏心加载情况,是影响典型件压缩强度和失效模式的主要因素;通过焊后热处理提高焊缝强度,对典型件压缩性能无影响;本征模缺陷影响典型件的屈曲模态,具有一定尺寸的几何缺陷和残余应力可以提高典型件的失效载荷,随着几何缺陷尺寸的增大或拉伸残余应力峰值的降低,失效载荷逐渐增大。建立横截面积相等的有限元模型并参数优化,对比相同横截面积的Z型桁条铆接结构、Z型桁条搅拌摩擦焊接结构和L型桁条激光焊接结构,三者的压缩失效载荷较接近,相比于焊接因素,结构因素对压缩失效载荷的影响更大。
王永晓[4](2021)在《挤压变形及热处理对喷射态2195铝锂合金组织与性能影响的研究》文中提出铝锂合金是一种低密度、高弹性模量、高比刚比强度的新型结构材料,在航空航天领域应用广泛。铝锂合金挤压型材广泛用于空天装备的梁、缘、条类零件,通过替代传统铝合金型材可明显减轻装备自重,降低燃料消耗。尽管我国已能够独立生产较先进的铝锂合金材料,但在型材构件制备方面与世界先进水平仍存在较大差距,高性能铝锂合金型材挤压制备技术面临挑战。铝锂合金型材挤压制备工艺复杂且流程较长,在材料热力耦合变形行为、微观组织与力学性能演变规律、型材强韧化机理等方面蕴含着诸多科学问题。目前人们已针对铝锂合金材料的成分设计与制备、热塑性成形工艺、热处理过程中组织演变等方面进行了诸多研究。然而,在喷射态铝锂合金型材挤压及热处理强化中仍存在若干关键问题需要研究和解决,主要包括:喷射态合金的组织性能特点及其在均匀化中的组织演变规律尚不明确;喷射态合金的本构关系模型尚需建立;型材挤压过程中组织与性能演变规律尚需揭示,型材成形质量的有效控制缺乏理论指导;喷射态合金挤压后热处理过程中的强韧化机理需要研究和阐明。围绕上述问题,本文针对喷射态2195铝锂合金,研究了均匀化处理中微观组织演变规律、揭示了挤压变形过程中合金的组织与性能演变规律、提出了型材成形质量预测与控制方法、阐明了挤压变形后合金热处理强韧化机理,为喷射态2195合金型材挤压与热处理工艺参数的制定提供了理论指导和可供参考的数据。主要研究工作如下:(1)为明确喷射态2195铝锂合金的组织与性能特点及其与铸态合金的区别,对喷射态与铸态2195合金的微观组织和力学性能进行了表征与测试,对比了两合金在晶粒结构、析出相类型、力学性能及断裂机制方面的异同。研究表明,喷射态合金具有等轴状晶粒结构,其晶粒组织比铸态合金更加均匀、细小,但晶间存在较多的微观孔洞,坯料致密度较低。喷射态和铸态合金中均存在十分粗大的盘状T1相,易引发脆性断裂,导致两合金均表现出较低的力学性能,且铸态合金的力学性能比喷射态合金更低。(2)研究了喷射态2195铝锂合金均匀化过程中的组织演变规律,揭示了第二相粒子在均匀化处理中瞬时和长时变化规律;建立了二次相的溶解速率方程及元素均匀化扩散动力学方程,预测了第二相粒子溶解及元素均匀化扩散时间;阐明了均匀化工艺对Al3Zr弥散相析出行为及合金再结晶行为的影响规律及机理。通过研究发现,慢速升温均匀化工艺可使喷射态合金中不同溶点的粒子均匀溶解,同时提高弥散相的析出数量,从而更有效的抑制合金的再结晶和晶粒粗化,提高合金的组织均匀性。(3)对喷射态2195铝锂合金进行了热压缩试验,获得了不同温度和应变速率下的应力-应变数据,研究了合金的热变形行为,建立了本构关系模型,构建了合金的热加工图。通过对加工图的分析,确定了合金的稳定变形区和变形失稳区。揭示了不同温度和应变速率下合金的微观组织演变机理,发现低温变形时合金软化机制为溶质脱溶析出和不连续动态再结晶,而在高温变形时主要软化机制转变为动态回复和连续动态再结晶。根据热加工图并结合微观组织观察,确定了喷射态2195合金的稳定变形区间为475~525℃、0.1~1 s-1。(4)对喷射态2195铝锂合金进行了挤压变形、固溶淬火以及不同工艺参数的时效处理,系统研究了喷射态合金在热挤压与热处理过程中的组织演变及力学性能变化规律,揭示了晶粒结构、析出相特征对合金力学性能和断裂行为的影响规律及机制。结果表明,喷射态合金经挤压变形后沿挤压方向形成较强的纤维织构。挤压后的合金经固溶时效处理,基体中析出大量的T1相,使合金的力学性能显着提升。对样品进行预拉伸变形时效处理,可有效增加T1相析出密度,使合金获得比无预变形时效更高的强度。同时,时效前预变形可有效抑制晶界无析出区的宽度及晶界相尺寸,进而提高合金延伸率。(5)对挤压态2195铝锂合金进行了不同工艺的预拉伸时效处理,研究了预拉伸变形量及后续时效参数对析出相特征、晶界区形貌、力学性能及晶间腐蚀行为的影响规律,阐明了合金的预变形时效强化机制和晶间腐蚀机理。发现增加预变形量可提高合金的应变硬化效应,但会使T1相的强化效应降低,因此不能显着提升合金的力学性能。时效前预变形可减小晶界无析出区和晶界相的尺寸,有效抑制合金的晶间腐蚀行为。预变形后进行双级时效处理可明显增加合金中T1相的析出密度,抑制晶界无析出区和晶界相的形成,同时获得较高的力学性能和抗晶间腐蚀能力。(6)对挤压开坯的2195铝锂合金坯料进行了不同温度和时间的预热处理,并对预热后的坯料进行了二次挤压。研究了预热处理工艺对坯料微观组织、挤压载荷以及二次挤压板材组织和性能的影响规律。发现坯料经高温、长时间的预热处理会增大二次挤压时的变形抗力。不同的预热工艺对挤压板材的组织和性能影响不大,但高温长时间的预热处理会导致板材在后续固溶时效处理中出现力学性能下降。经实验研究表明,挤压态坯料在二次挤压前进行430~500℃、4~8 h的预热保温处理既有利于减小挤压力,又可以避免挤压件在后续热处理中发生性能突降。(7)对挤压开坯的2195合金在不同工艺参数下进行了型材挤压实验,研究了截面宽厚比、挤压温度、挤压速度对型材微观组织和力学性能的影响规律。阐明了不同挤压工艺参数下合金晶粒形貌、取向的变化规律,揭示了织构演化与型材力学性能各向异性之间的关系。发现型材低宽厚比区沿挤压方向易形成较强的<111>和<100>纤维织构,使挤压方向强度提高,但会导致较高的力学性能各向异性。随宽厚比增大,织构向{011}<211>转变,挤压方向上的力学性能下降,但有利于减小力学性能各向异性。挤压速度增加,可促进织构向{011}<311>转变,从而提高型材在垂直于挤压方向上的性能。提高挤压温度,型材中再结晶织构增多,可降低力学性能各向异性,但挤压温度过高时,型材出现严重的再结晶和晶粒粗化,明显降低型材塑韧性。(8)研究了挤压速度和温度对2195铝锂合金型材开裂行为的影响,揭示了不同工艺下的挤压开裂机制。模孔处的型材温度和流经工作带时的塑性功积累是导致韧性开裂的主要原因,当型材表面温度过高且流经工作带的拉伸塑性功积累量超过临界值时,就会发生开裂。考虑塑性应变功积累量和型材表面温度的影响,提出了一种挤压型材开裂预测准则,结合数值模拟实现了挤压型材开裂行为的准确预测。研究了型材安全挤出的边界条件,构建了挤压开坯后2195合金的挤压极限图。
陈孝学[5](2021)在《铸态2196铝锂合金挤压变形行为及热处理对其组织与性能影响的研究》文中认为轻量化结构设计是提高飞行器飞行、运输能力和降低能源消耗的迫切需求,也是社会可持续发展的重要举措。铝锂合金凭借其密度低、弹性模量高、比强度和比刚度高、损伤容限性良好等性能,被广泛应用于航空和航天等领域,已逐渐成为2xxx和7xxx系铝合金的主要替代材料之一。但空天领域严苛的服役条件以及复合材料迅速发展带来的冲击,给铝锂合金结构件的精度和性能提出了更高的要求和挑战。虽然我国已基本具备独立制造先进铝锂合金材料的能力,但在高性能铝锂合金型材产品的加工制造技术和应用方面仍然与世界先进水平存在较大差距。目前人们围绕铝锂合金成分调控、热模拟试验、材料本构模型构建、热处理过程中的析出行为等方面开展了诸多研究。然而,在第三代新型铝锂合金挤压成形制造及热处理强化方面仍存在一些关键问题亟待研究和解决。均匀化工艺参数对熔铸态铝锂合金中元素偏析和枝晶组织的影响规律尚未探明;新型铝锂合金材料在热压缩和热挤压过程中的宏观变形行为和微观组织演变规律尚未揭示,从而导致最佳热塑性变形工艺参数区间的确定及优化缺乏理论指导;铝锂合金型材预变形热处理过程中的析出行为及强化机理缺乏理论解释;型材力学性能各向异性的形成原因及主导因素尚不明确;如何通过热处理工艺实现对铝锂合金型材各向异性和抗腐蚀性能的有效控制缺乏理论指导。针对上述亟待解决的关键科学问题,本文以第三代2196熔铸态铝锂合金为研究对象,系统研究了合金在热压缩和挤压成形过程中的变形行为和组织演变规律。揭示了不同热处理工艺制度对合金微观组织、力学性能、各向异性以及腐蚀行为的影响规律,为2196铝锂合金挤压成形和热处理工艺参数的制定以及型材形状和性能的协调控制提供了数据参考与理论指导。主要研究工作如下:(1)针对熔铸态2196铝锂合金中存在的枝晶偏析现象,进行了不同工艺参数的单、双级均匀化处理,揭示了均匀化处理温度和时间对铸态合金中枝晶组织和第二相的影响规律,制定了适用于该合金的均匀化工艺参数。研究表明,温度过低和时间过短会导致元素扩散不充分,升高均匀化温度能够加快偏析元素的扩散,节省均匀化时间,但温度过高可能会导致过热或过烧现象的发生。结合均匀化动力学分析,确定了 2196铝锂合金最佳的单级均匀化处理参数为500℃/24h,有效消除了铸造过程中形成的枝晶组织,获得了元素分布均匀的坯料,为后续挤压实验提供了组织准备。(2)基于2196铝锂合金热压缩模拟试验获得的真应力-应变数据,构建了可预测合金热流变行为的Arrhenius本构关系模型。综合考虑了变形温度、应变速率和应变量的影响,进一步修正了本构模型,提高了模型的预测精度。对比了数值模拟与挤压实验所得型材的形状及截面组织变形情况,验证了本构模型预测金属流变行为的准确性。系统研究了热压缩过程中合金的微观组织变化规律,发现合金压缩变形过程中的主要软化机制为动态回复,同时发生了部分连续动态再结晶。建立了 2196铝锂合金的热加工图,确定了合金最佳的变形工艺参数区间为:460~520℃、0.01~1 s-1。(3)研究了挤压温度、挤压速度和挤压比对2196铝锂合金变形行为以及挤出型材组织和性能的影响。阐明了不同挤压工艺参数下合金显微织构、晶粒取向和再结晶程度的变化规律,揭示了微观组织与型材力学性能之间的关系。结果表明,随挤压温度升高和挤压速度增大,晶粒平均取向差增大,发生动态回复和再结晶的程度增大,平均晶粒尺寸减小,型材的硬度和拉伸强度先增大后减小。适当提高挤压比有利于晶粒细化和织构强化,提高了合金的力学性能。挤出型材中的织构以Y、Cube和{111}纤维织构为主。型材的拉伸断裂模式主要为韧性断裂,断口形貌为大小不均、深浅不一的韧窝状。(4)对2196铝锂合金型材进行了不同工艺参数的固溶淬火、预拉伸变形和人工时效处理,系统研究了热处理过程中析出相特征的演变规律以及不同析出相对合金力学性能的强化机制,揭示了预拉伸变形诱导位错增殖进而促进时效强化的作用机理。结果表明,2196铝锂合金热处理过程中析出相的演变规律为:过饱和固溶体→GP 区+δ’/β’(A13(Li,Zr)→δ’+θ ’(Al2Cu)+T1(Al2CuLi)→θ’+T1。预拉伸变形引入了大量位错,为时效过程中沉淀相的析出提供了条件,进一步促进了主强化相T1的均匀析出,显着提高了时效强化的效果,有效缩短了时效时间。确定的2196铝锂合金最佳的热处理工艺参数为:515℃/90 min固溶处理+3%预拉伸变形+170℃/16 h人工时效。(5)为了解决铝锂合金型材存在的力学性能各向异性问题,研究了挤出型材不同方向上的微观组织差异,揭示了 2196铝锂合金型材力学性能各向异性的形成原因。阐明了固溶、时效和预变形处理工艺对该合金力学性能各向异性的影响规律。结果表明,不同方向上合金晶粒形貌、织构类型、再结晶程度和第二相粒子种类与分布的差异造成了合金力学性能的各向异性。型材0°和90°方向上的强度较高,但延伸率低,而45°方向上试样的延展性最好。延伸率的各向异性大于强度的各向异性。时效处理后,主强化相T1的数量密度增大,分布均匀性提高,降低了型材力学性能的各向异性。此外,晶界无析出区(PFZ)的消除、晶界强度和晶粒再结晶程度的提高以及晶粒尺寸的减小均有利于降低合金的各向异性。预拉伸变形产生的大量位错有利于细小弥散沉淀相的均匀析出,使合金型材获得了最优的力学性能均匀性。(6)针对铝锂合金型材强度和腐蚀抗力难以兼顾的问题,提出了一种可以有效提高单级峰时效合金抗腐蚀性能的重固溶再时效制度。研究了析出相在重固溶和再时效过程中的回溶与再析出行为,揭示了 2196铝锂合金的腐蚀机理。结果表明,初始T6态合金的抗腐蚀性能较差,且随腐蚀程度增大,合金的腐蚀模式由点蚀向晶间腐蚀转变。粗大的晶界析出相及其不连续的分布状态、PFZ宽度的增大以及晶界Cu含量的增多,抑制了应力腐蚀开裂裂纹的形成与扩散,从而改善了合金的腐蚀抗力。通过515℃/90min重固溶和170℃/24h再时效处理,在不损失合金强度的情况下,提高了合金的电导率以及抗晶间腐蚀和电化学腐蚀的能力。
王晓雅[6](2021)在《2A97铝合金晶粒/沉淀相关联演化及其性能响应》文中提出本文以2A97铝合金厚板热加工-热处理过程为载体对第三代铝锂合金晶粒/析出相关联演化及其影响进行研究。论文运用SEM、EBSD、TEM等方法对组织演化进行系统表征,基于硬度测试、拉伸试验和浸泡试验对合金性能进行评价,在此基础上系统分析了2A97铝合金晶粒/析出相关联演化及其性能响应规律。论文揭示了预析出粗大T1相对合金热变形行为的影响,阐明了粗大T1相颗粒激发形核(PSN)及其诱发再结晶织构的机理。揭示了晶粒组织特性影响T1相析出的规律和机理,阐明了再结晶组织和亚晶组织析出强化效应差异及其对厚板厚向性能差异的影响。揭示了晶界微区电化学特性对腐蚀行为的影响。热变形行为研究表明,固溶态2A97铝合金在340-490oC变形时其动态软化主要受回复过程控制。在粗大T1相PSN作用下,均匀退火态2A97铝合金在340-460oC变形时发生动态再结晶。均匀退火态合金因预析出粗大T1相其固溶强化作用微弱、变形抗力较低,而固溶态合金中动态析出T1相和δ’相其变形抗力显着较高,均匀退火态合金流变应力和热变形激活能均显着低于固溶态合金,热加工性能更好。在{111}Al面析出的盘片状T1相形成三维网格并将基体分割成微小单元,T1相作为边界限制了基体单元内位错和晶界迁移,基体单元在剪切作用下经由连续旋转演变成再结晶晶粒并形成<001>//ND再结晶织构。均匀退火态合金在380oC、0.01s-1下压缩应变量0.8时再结晶分数达到61%、平均晶粒尺寸为2.7μm。T1相PSN作用下形成的再结晶组织具有较高的稳定性,经520oC固溶处理后晶粒尺寸和择优取向不发生显着变化。2A97铝合金固溶后在空冷过程中析出T1相和δ’相,亚晶相比再结晶组织其中的T1相尺寸较大、数量较多,表明亚晶组织淬火析出敏感性显着高于再结晶组织;冷却速度需大于3oC/s以抑制亚晶组织淬火析出。研究表明,2A97铝合金于155oC时效过程中析出序列为SS→θ’+δ’→θ’+δ’+T1→T1+θ’+δ’→T1+θ’+δ’+δ+σ。155oC时效峰时效态下,亚晶相比再结晶组织其中的T1相尺寸较小而数量密度较高,亚晶界附近存在θ’相充分析出而T1相析出被抑制的带状区域。位错密度差异是造成再结晶晶粒和亚晶内析出行为差异的主要原因。亚晶内位错密度较高,T1相非均匀形核位置更多,因此T1相数量密度更高且尺寸更细小;高密度位错还可作为溶质原子快速扩散通道从而促进T1相生长。固溶态2A97铝合金预拉伸3%后于155oC时效过程中其析出序列为SS→θ’+δ’+T1→T1+θ’+δ’。预拉伸促进了晶内T1相析出,显着减小了再结晶晶粒和亚晶粒内T1相尺寸及数量密度差异,且显着抑制了亚晶界/晶界T1相析出。固溶淬火态2A97铝合金厚板表层到中心层屈服强度差为25MPa,而T6峰时效态时高达88MPa,强度差异随时效进行显着增大。厚板各层屈服强度差异主要来源于亚晶组织和再结晶组织中T1相析出强化差异。亚晶中T1相析出强化效应更为显着,而厚板中心层到表层亚晶含量逐渐降低、再结晶组织含量升高,因而厚板表层和中心层强度差经T6时效后增大。引入3%预拉伸后峰时效态厚板表层与中心层屈服强度差降至约50MPa。腐蚀行为研究表明,在T6和T8时效处理下2A97铝合金抗晶间腐蚀能力和抗剥落腐蚀能力均为欠时效态>峰时效态>过时效态。T6时效处理下2A97铝合金亚晶界和晶界优先发生腐蚀,且亚晶界腐蚀敏感性高于晶界。电化学分析表明亚晶组织与再结晶组织相比表面电势低、阻抗小,易于腐蚀。晶界/亚晶界附近无析出带因Cu含量较低其表面电势低于基体和晶界;无析出带优先溶解是2A97铝合金沿晶腐蚀的主要诱因。预拉伸显着抑制了亚晶界析出与成分不均匀性,显着降低了亚晶界腐蚀敏感性,提高了合金抗晶间腐蚀能力。
李梦迪[7](2021)在《含锂析出相对AA2099铝锂合金塑性变形行为及微结构演化的影响研究》文中进行了进一步梳理目前,第三代铝锂合金已经广泛应用于国产C919中型客机的机身蒙皮、支柱和地板梁等关键部位。研究表明,第三代铝锂合金优异的综合力学性能主要源于其热处理/热加工过程中析出的含锂析出相(包括Al Li(δ)相,Al3Li(δ′)相,Al2Cu Li(T1)相和Al6Cu Li3(T2)相)。因此,本文以典型的第三代铝锂合金AA2099铝锂合金为研究对象,通过热处理工艺调控实现不同含锂析出相的析出,随后利用X射线衍射技术(XRD)、电子背散射衍射技术(EBSD)、透射电子显微技术(TEM)以及晶体塑性有限元模拟(CPFEM)来研究不同含锂析出相对AA2099铝锂合金中温(250℃)和室温单轴压缩塑性变形行为和微结构演化规律的影响规律及机制,取得的主要结论如下:1)在中温单轴压缩条件下,固溶态的AA2099试样变形后流动应力曲线出现明显的应变硬化行为,且应变后期的晶体取向向<110>晶向的偏转较慢;包含δ′相的AA2099试样变形后屈服行为与固溶态的AA2099铝锂合金的屈服行为类似,应变后期的晶体取向同样较为缓慢的偏转到<110>晶向;包含T1相的AA2099试样变形后真应力-应变曲线在达到峰值应力后逐渐下降,且在应变后期晶体取向向<110>晶向偏转的速度逐渐加快;包含T2相的AA2099试样变形后则具有最小的力学响应和织构特征。2)在室温单轴压缩条件下,固溶态的AA2099试样变形后流变应力曲线出现了明显的加工硬化现象,织构类型以S{123}<634>(59°、37°、63°)和Copper{112}<111>(90°、35°、45°)取向为主;包含δ′相的AA2099试样变形后流动应力曲线与固溶态的流动应力曲线类似,织构类型以Brass{011}<211>(35°、45°、0°)和S{123}<634>(59°、37°、63°)取向为主;包含T1相的AA2099试样在变形后峰值应力最高,织构强度最弱,仅存在少量的Goss{011}<100>(0°、45°、0°)取向;包含T2相的AA2099试样变形后的力学响应最弱,织构类型以S{123}<634>(59°、37°、63°)和Cube{001}<100>(0°,0°,0°)取向为主。3)根据室温单轴压缩实验数据,基于晶体塑性有限元理论,分别构建了反映不同含锂析出相作用的AA2099铝锂合金晶体塑性本构模型;基于微观组织表征结果,建立了反映AA2099铝锂合金晶粒形态特征的三维Realistic多晶有限元模型;基于“试错”法确定了不同含锂析出相AA2099铝锂合金的晶体塑性材料参数,相应预测的室温单轴压缩力学行为及织构演化与实验结果吻合良好。
仇伟夷[8](2021)在《晶界特征对AA2099铝锂合金预腐蚀疲劳裂纹扩展行为影响研究》文中研究说明新型铝锂合金具有比强度和比刚度高、耐损伤性能和低温力学性能优良的特性,在航空航天领域得到广泛应用。鉴于航空构件的服役特点,耐损伤性能是其重要的使役性能指标。我国南海地区高温高湿的盐雾腐蚀环境对在此服役的航空装备提出了更高的性能要求,充分认识盐雾环境对新型铝锂合金耐损伤性能的影响规律与机制对于保证航空装备的安全高效运行意义重大。本文以国产第三代AA2099铝锂合金挤压板材为研究对象,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、背散射电子(BSE)、电子背散射衍射(EBSD)等设备和技术,研究了不同热处理状态(T8态、T6态)下,晶界特征对盐雾预腐蚀AA2099铝锂合金紧凑拉伸样(Compact specimen,C(T))疲劳裂纹扩展行为的影响,主要结论如下:1.盐雾蚀坑分布特征与晶界析出相分布特征有关。T8态试样晶界析出相总体呈不连续颗粒状,蚀坑倾向于沿板材挤压方向链状排列。T6态试样晶界析出相尺寸增大明显,其分布连续性显着下降,腐蚀倾向增大,蚀坑数量上升显着,分布更为密集。2.蚀坑分布特征引发C(T)试样裂纹扩展各向异性,T8态试样L-T加载时,蚀坑排列方向与裂纹扩展方向近似垂直,诱发显着的裂纹闭合效应,试样腐蚀前后裂纹扩展速率相当;T-L加载时,蚀坑排列方向与裂纹扩展方向近似平行,抑制裂纹闭合效应,试样腐蚀后的裂纹扩展速率加快。T6态试样蚀坑分布更密集,L-T加载时蚀坑诱发的裂纹闭合效应更明显,腐蚀后试样裂纹扩展速率明显低于腐蚀前。3.C(T)试样疲劳裂纹扩展过程中的分层断裂与晶界特征密切相关,晶界析出相分布不连续的平直高角晶界处易发生分层断裂。盐雾腐蚀能促进分层断裂的发生。4.高角晶界曲折程度和晶界析出相分布的连续性这两者均随时效前预变形量的增大而降低。时效温度对上述两者影响显着,随着时效温度升高,试样高角晶界比例上升,高角晶界曲折程度明显增加;且晶界析出相显着粗化,其分布连续性下降显着。
李劲风,宁红,刘丹阳,郑子樵[9](2021)在《Al-Cu-Li系铝锂合金的合金化与微合金化》文中研究表明综述了铝锂合金研发历程及成分设计的发展阶段,重点阐述了Al-Cu-Li系铝锂合金中主合金化元素Cu、Li含量对时效析出相类型、力学性能及耐腐蚀性能的影响规律及影响机理,详细论述了微合金化元素Zr、Mn、Mg、Ag、Zn、稀土和In等对Al-Cu-Li系铝锂合金力学性能、耐腐蚀性能及微观组织包括再结晶、时效析出相类型与分布密度的影响。结合笔者课题组研究结果,提出了高强铝锂合金及耐腐蚀铝锂合金两种类型铝锂合金的成分设计思路。
朱宏伟[10](2019)在《2195、2050铝锂合金热处理组织及性能研究》文中认为2195、2050铝锂合金因其优异的综合性能,在国外航空及航天领域应用十分广泛。在国内,对于2195铝锂合金,目前已经有不少关于添加合金化元素来强化材料性能的研究,也有一些研究时效工艺或者预变形对组织与性能的影响。但是对于多变量控制的形变热处理的研究较少,对合金热稳定性能和低温、高温力学性能的研究也非常少。对于2050铝锂合金,目前多数是关于原材料性能包括均匀化处理的研究,有关形变热处理对其组织性能影响的研究比较少。两种铝锂合金在国内航空及航天领域均未实现广泛应用。本研究采用正交试验优化方法,以及金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子万能试验机等设备对2195、2050铝锂合金形变热处理中固溶温度、预变形量、时效温度、时效时间四个工艺参数对组织、力学性能的影响进行研究,从而对热处理工艺进行优化。并对优化工艺下两种铝锂合金的低温、高温力学性能以及热稳定试验后材料力学性能和腐蚀性能进行系统研究。通过研究2195、2050铝锂合金T6、T8热处理工艺后发现:T6热处理工艺中,对于2195、2050铝锂合金,三个工艺参数对材料力学性能中屈服强度、抗拉强度和断后伸长率的因素主次顺序均为时效温度>时效时间>固溶温度。T8热处理工艺中,对两种铝锂合金的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率三项性能指标,时效温度均为影响水平最大的因素,固溶温度为影响水平最小的因素,对2195铝锂合金而言,时效时间对材料强度的影响水平略高于预变形量;对2050铝锂合金而言,时效时间对材料强度的影响水平略低于预变形量。T6、T8热处理工艺后,2195、2050铝锂合金内部主要析出强化相均为:T1相、δ’相和θ’相,以T1相为主。从TEM图像可以观察到,2195铝锂合金析出的T1相数量多于2050铝锂合金,其θ’相数量少于2050铝锂合金,与θ’相相比T1相对材料的强化效果更为优异,因此与2050铝锂合金相比,2195铝锂合金强度性能更为优异。随着时效的不断进行,T1相不断析出、长大,并伴随着δ’相和θ’相的消耗溶解,材料强度随时效的不断充分而不断提高,峰时效时达到最高强度,之后继续时效进入过时效阶段,材料强度呈下降趋势。通过对不同预变形参数下材料低温力学性能的研究分析发现,2195、2050铝锂合金均具有优异的低温力学性能,测试温度在从室温降至0℃、再至-70℃、最低至-196℃时,材料的屈服强度和抗拉强度提高显着。两种铝锂合金工艺参数选择预变形量7%时材料强度性能均略高于3%工艺参数下材料强度,但强度差异小于5%,并且随着温度的降低,强度差距并无增大现象。由此获得两种铝锂合金较优热处理工艺参数方案,2195铝锂合金工艺参数选择方案为固溶温度510℃,预变形量3%,时效温度160℃,时效时间18h;2050铝锂合金工艺参数选择方案固溶温度525℃,预变形量3%,时效温度160℃,时效时间18h。对较优工艺下两种铝锂合金进行高温力学性能测试发现,两种铝锂合金在100℃和200℃下均能保持一定的力学强度,100℃下两种铝锂合金强度降低幅度相近,200℃时2195铝锂合金强度降低幅度略大于2050铝锂合金。通过对优化工艺下材料热稳定性能研究发现,优化工艺下2195铝锂合金和2050铝锂合金抗晶间腐蚀能力相近,均较为优异,2195铝锂合金在热稳定试验温度100℃和120℃和时间10h时仍能保持与2050铝锂合金相近的抗晶间腐蚀能力,但随着热稳定温度的升高以及时间的延长,2195铝锂合金抗晶间腐蚀能力下降明显,2050铝锂合金仍能保持较高的抗腐蚀能力。剥落腐蚀试验中,2050铝锂合金表现出优于2195铝锂合金的抗腐蚀性能,随着热稳定试验温度的升高、时间的延长,两种铝锂合金的剥落腐蚀敏感性逐渐增加,2195铝锂合金更早的表现出EB级以上腐蚀等级。研究热稳定试验对材料力学性能影响发现,优化热处理工艺下的2195、2050铝锂合金在150℃以下的热稳定处理后屈服强度、抗拉强度变化不大,仍保持与峰时效相近强度;热稳定制度变为270℃10h后,两种铝锂合金强度均有明显的下降。
二、2197铝-锂合金的组织和性能(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、2197铝-锂合金的组织和性能(论文提纲范文)
(1)国内铝锂合金基础研究及应用技术开发(论文提纲范文)
0 引言 |
1 铝锂合金成分、组织与性能的相关性 |
1.1 Cu、Li含量对铝锂合金微观组织和性能的影响 |
1.2 微合金化元素对铝锂合金微观组织和性能的影响 |
1.2.1 Mg、Ag、Zn微合金化 |
1.2.2 稀土微合金化 |
1.2.3 Zr、Mn微合金化 |
2 铝锂合金应用技术开发 |
2.1 旋压成型 |
2.2 焊接 |
2.3 化学铣切 |
3 展望 |
(2)2195铝锂合金板材热处理工艺优化及组织性能调控(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 铝锂合金简介 |
1.2.1 国外铝锂合金的发展历程 |
1.2.2 国内铝锂合金的发展历程 |
1.2.3 铝锂合金中常见析出相 |
1.3 2195铝锂合金研究现状 |
1.4 2195铝锂合金热处理工艺 |
1.4.1 完全退火热处理工艺 |
1.4.2 固溶时效处理 |
1.5 本课题研究的目的与内容 |
2 实验材料与实验方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验方案 |
2.3 组织表征方式 |
2.3.1 差示扫描量热分析 |
2.3.2 金相分析 |
2.3.3 扫描电子显微镜分析 |
2.3.4 电子背散射衍射分析 |
2.3.5 透射电子显微镜分析 |
2.4 性能测试 |
2.4.1 显微硬度测试 |
2.4.2 室温拉伸性能测试 |
2.4.3 断裂韧性测试 |
3 完全退火热处理对板材组织性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 热轧态2195铝锂合金板材组织分析 |
3.3 退火温度对板材组织性能的影响 |
3.3.1 退火温度对板材力学性能的影响 |
3.3.2 退火温度对板材微观组织的影响 |
3.4 退火时间对板材组织性能的影响 |
3.4.1 退火时间对板材力学性能的影响 |
3.4.2 退火时间对板材微观组织的影响 |
3.5 降温速率对板材组织性能的影响 |
3.6 出炉温度对板材组织性能的影响 |
3.7 本章小结 |
4 T8热处理对板材组织性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 固溶处理对板材组织性能的影响 |
4.2.1 固溶温度对板材组织性能的影响 |
4.2.2 固溶时间对板材组织性能的影响 |
4.2.3 淬火冷却速率对板材力学性能的影响 |
4.3 预变形处理对板材组织性能的影响 |
4.4 时效制度对板材组织性能的影响 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(3)铝锂合金蒙皮桁条T型结构激光焊接特性和压缩屈曲行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 轻量化材料和结构连接技术在飞机制造业中的应用 |
1.2.1 铝锂合金在飞机制造业中的应用 |
1.2.2 双侧激光同步焊接技术在飞机制造业中的应用 |
1.3 铝合金及铝锂合金双侧激光同步焊接技术的研究现状 |
1.4 常见机身壁板结构及其典型结构压缩屈曲行为研究现状 |
1.4.1 常见机身壁板结构形式 |
1.4.2 典型结构压缩屈曲失稳特点 |
1.4.3 典型结构压缩屈曲试验研究现状 |
1.4.4 典型结构压缩屈曲有限元分析研究现状 |
1.4.5 基于ABAQUS有限元软件的结构屈曲分析方法 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 试验材料和方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验设备及方法 |
2.2.1 试验设备 |
2.2.2 试验方法 |
2.3 特征件组织分析及性能测试 |
2.3.1 显微组织分析 |
2.3.2 扫描电镜组织的图像处理 |
2.3.3 性能测试 |
2.4 特征件和典型件焊接变形测试分析方法 |
2.4.1 特征件焊接变形测量方法及测试设备 |
2.4.2 典型件焊接变形测量方法及测试设备 |
2.4.3 焊接变形数据处理方法 |
2.5 典型件压缩性能测试分析方法 |
2.5.1 典型件试验前准备工作及测试设备 |
2.5.2 面内应变分析方法 |
2.5.3 面外位移分析方法 |
第3章 铝锂合金T型接头激光焊接成形及变形特性 |
3.1 引言 |
3.2 工艺参数对T型接头特征件焊缝成形的影响 |
3.2.1 光束间距对特征件焊缝成形的影响 |
3.2.2 点固工艺对特征件焊缝成形的影响 |
3.3 点固工艺对T型接头焊接变形的影响 |
3.3.1 点固工艺对单桁条长焊缝特征件焊接变形的影响 |
3.3.2 点固工艺对三桁条短焊缝典型件焊接变形的影响 |
3.4 焊接顺序对四桁条长焊缝典型件焊接变形的影响 |
3.5 四桁条长焊缝典型件焊接工装夹具设计 |
3.6 本章小结 |
第4章 焊后热处理对铝锂合金T型接头组织及力学性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 热处理工艺参数选择 |
4.3 焊后热处理对T3 态铝锂合金T型接头组织性能的影响 |
4.3.1 焊后热处理对T3 态铝锂合金T型接头横向拉伸性能的影响 |
4.3.2 焊后热处理对T3 态铝锂合金T型接头显微硬度的影响 |
4.3.3 焊后热处理对T3 态铝锂合金显微组织的影响及强化机制分析 |
4.4 焊后热处理对T8 态铝锂合金T型接头组织性能的影响 |
4.4.1 焊后热处理对T8 态铝锂合金T型接头横向拉伸性能的影响 |
4.4.2 焊后热处理对T8 态铝锂合金T型接头显微硬度的影响 |
4.4.3 焊后热处理对T8 态铝锂合金T型接头显微组织的影响 |
4.4.4 焊后热处理对T8 态铝锂合金接头强化机理 |
4.5 本章小结 |
第5章 铝锂合金激光焊接典型件压缩屈曲试验及有限元分析 |
5.1 引言 |
5.2 铝锂合金激光焊接典型件压缩性能测试夹具设计 |
5.3 典型件压缩屈曲试验前的系统校准 |
5.4 铝锂合金激光焊接对称典型件压缩屈曲试验测试结果 |
5.4.1 对称典型件压缩失效载荷及最终破坏形式 |
5.4.2 对称典型件压缩载荷下面内应变 |
5.4.3 对称典型件压缩载荷下面外位移 |
5.4.4 对称典型件压缩屈曲失效机制 |
5.5 铝锂合金激光焊接对称典型件压缩屈曲有限元模型建立 |
5.5.1 网格划分及边界条件 |
5.5.2 材料属性 |
5.5.3 特征值屈曲分析及后屈曲分析 |
5.6 对称典型件压缩屈曲有限元分析结果与讨论 |
5.6.1 对称典型件失效载荷的模拟结果与试验结果对比分析 |
5.6.2 对称典型件面内应变的模拟结果与试验结果对比分析 |
5.6.3 对称典型件面外位移的模拟结果与试验结果对比分析 |
5.6.4 框架与角片对典型件压缩性能的影响 |
5.7 非对称典型件压缩屈曲试验与模拟结果对比分析 |
5.7.1 非对称典型件失效载荷的试验与模拟结果对比分析 |
5.7.2 非对称典型件面内应变的试验与模拟结果对比分析 |
5.7.3 非对称典型件面外位移的试验与模拟结果对比分析 |
5.8 本章小结 |
第6章 典型件压缩屈曲理想化误差分析及结构设计 |
6.1 引言 |
6.2 对称典型件压缩屈曲非线性理想化误差分析 |
6.2.1 误差源分析 |
6.2.2 网格密度的非线性理想化误差 |
6.2.3 材料参数离散的非线性理想化误差 |
6.2.4 边界条件的非线性理想化误差 |
6.2.5 加载方式的非线性理想化误差 |
6.2.6 几何缺陷的非线性理想化误差 |
6.2.7 残余应力的非线性理想化误差 |
6.2.8 总体误差分析 |
6.3 典型件压缩屈曲的结构设计比较 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得创新性成果 |
致谢 |
个人简历 |
(4)挤压变形及热处理对喷射态2195铝锂合金组织与性能影响的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 铝锂合金的发展与应用 |
1.2.1 铝锂合金的发展历程 |
1.2.2 铝锂合金的应用 |
1.3 铝锂合金的喷射成形制备工艺 |
1.4 铝锂合金挤压与热处理技术研究现状 |
1.4.1 铝锂合金均匀化处理 |
1.4.2 铝锂合金变形行为与微观组织演变 |
1.4.3 挤压工艺对铝锂合金型材质量的影响 |
1.4.4 时效工艺对铝锂合金组织与性能的影响 |
1.5 铝锂合金型材挤压技术中存在的问题 |
1.6 本文主要研究内容与研究方案 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 研究方案 |
第二章 喷射态和铸态2195铝锂合金组织与性能对比研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料与方法 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 取样与表征方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 晶粒组织对比研究 |
2.3.2 第二相粒子表征与对比 |
2.3.3 力学性能及断口形貌对比研究 |
2.4 本章小结 |
第三章 喷射态2195铝锂合金均匀化过程微观组织演变规律 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料与方法 |
3.2.1 实验材料与步骤 |
3.2.2 样品制备与表征方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 均匀化过程中第二相粒子的演变 |
3.3.2 第二相粒子溶解与溶质元素扩散过程动力学分析 |
3.3.3 均匀化工艺对弥散相析出行为的影响 |
3.3.4 均匀化工艺对再结晶行为的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 喷射态2195铝锂合金热变形行为及其本构关系模型 |
4.1 前言 |
4.2 实验材料与方法 |
4.2.1 实验材料与热压缩试验 |
4.2.2 微观组织表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 热变形行为分析 |
4.3.2 本构模型建立 |
4.3.3 热加工图构建 |
4.3.4 微观组织演变分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 喷射态2195铝锂合金挤压和热处理过程中组织与性能演变 |
5.1 前言 |
5.2 实验材料与方法 |
5.2.1 挤压变形与热处理方法 |
5.2.2 取样与测试方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 挤压变形对微观组织的影响 |
5.3.2 固溶处理对微观组织的影响 |
5.3.3 挤压态合金时效硬化行为 |
5.3.4 时效工艺对挤压态合金力学性能的影响 |
5.3.5 时效工艺对挤压态合金析出行为的影响 |
5.3.6 时效处理试样的断口形貌与断裂机理 |
5.4 本章小结 |
第六章 预变形时效对挤压态2195铝锂合金组织与性能的影响 |
6.1 前言 |
6.2 实验材料与方法 |
6.2.1 实验材料与步骤 |
6.2.2 表征与测试方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 预变形时效对合金硬化行为的影响 |
6.3.2 预变形时效工艺对微观组织的影响及机理 |
6.3.3 预变形时效工艺对力学性能的影响及机理 |
6.3.4 预变形时效工艺对晶间腐蚀行为的影响及机制 |
6.4 本章小结 |
第七章 挤压态2195铝锂合金坯料预热处理对板材挤压的影响 |
7.1 前言 |
7.2 实验材料与方法 |
7.2.1 实验材料与挤压实验 |
7.2.2 取样和测试方法 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 预热处理参数对挤压态坯料微观组织的影响 |
7.3.2 预热处理参数对挤压力的影响 |
7.3.3 预热处理参数对挤压板材微观组织的影响 |
7.3.4 预热处理参数对挤压板材力学性能的影响 |
7.4 本章小结 |
第八章 挤压工艺参数对2195铝锂合金型材微观组织与力学性能的影响 |
8.1 前言 |
8.2 实验材料与方法 |
8.2.1 实验材料与型材挤压实验 |
8.2.2 取样与测试方法 |
8.3 结果与讨论 |
8.3.1 型材截面形状对微观组织和力学性能的影响 |
8.3.2 挤压温度对型材微观组织和力学性能的影响 |
8.3.3 挤压速度对型材微观组织和力学性能的影响 |
8.4 本章小结 |
第九章 2195铝锂合金挤压型材开裂行为及开裂准则研究 |
9.1 前言 |
9.2 实验方法 |
9.3 型材挤压过程数值模拟模型 |
9.4 挤压工艺对型材开裂的影响及其机制 |
9.4.1 不同挤压工艺参数下型材的开裂行为 |
9.4.2 开裂机制分析 |
9.5 挤压型材的韧性开裂准则 |
9.5.1 韧性开裂准则及临界条件的确定 |
9.5.2 开裂准则的积分形式与离散形式 |
9.6 挤压开裂准则的修正及应用 |
9.6.1 开裂风险位置判断 |
9.6.2 开裂准则的修正 |
9.6.3 开裂准则的应用验证 |
9.7 挤压极限图 |
9.8 本章小结 |
第十章 结论与展望 |
10.1 结论 |
10.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间完成的论文 |
攻读博士学位期间获得的奖励 |
攻读博士学位期间参与的科研项目 |
附件 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(5)铸态2196铝锂合金挤压变形行为及热处理对其组织与性能影响的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 铝锂合金的发展及应用 |
1.3 我国铝锂合金的发展状况 |
1.4 铝锂合金挤压成形技术研究现状 |
1.4.1 铝锂合金热变形行为 |
1.4.2 铝锂合金挤压成形工艺 |
1.4.3 铝锂合金热处理工艺 |
1.4.4 铝锂合金各向异性 |
1.4.5 铝锂合金腐蚀行为 |
1.5 铝锂合金挤压成形研究存在的主要问题 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第二章 铸态2196铝锂合金均匀化处理工艺研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验方法及步骤 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 均匀化处理 |
2.2.3 DSC测试 |
2.2.4 微观组织观察 |
2.2.5 硬度测试和拉伸试验 |
2.3 铸态2196铝锂合金的微观组织 |
2.4 均匀化处理对合金微观组织的影响 |
2.4.1 均匀化处理工艺参数的制定 |
2.4.2 单级均匀化处理后合金的微观组织 |
2.4.3 双级均匀化处理后合金的微观组织 |
2.5 均匀化处理对合金力学性能的影响 |
2.6 均匀化动力学分析 |
2.7 本章小结 |
第三章 2196铝锂合金热变形行为及本构模型研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法及步骤 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 热压缩试验 |
3.2.3 微观组织观察 |
3.3 2196铝锂合金本构模型的构建 |
3.3.1 真应力-真应变曲线 |
3.3.2 热压缩流变应力的温度与摩擦修正 |
3.3.3 考虑应变补偿的Arrhenius模型 |
3.3.4 Arrhenius本构模型的修正 |
3.3.5 热加工图的构建 |
3.4 2196铝锂合金热压缩过程中的微观组织演变 |
3.4.1 变形温度和应变速率对微观组织的影响 |
3.4.2 应变对微观组织的影响 |
3.5 本构模型的应用及其实验验证 |
3.6 本章小结 |
第四章 挤压工艺参数对2196铝锂合金组织和性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法及步骤 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 模具结构及挤压实验工艺参数 |
4.2.3 力学性能测试 |
4.2.4 微观组织观察 |
4.3 挤压实验载荷 |
4.4 挤压温度和挤压速度对合金组织和力学性能的影响 |
4.4.1 晶粒形貌 |
4.4.2 晶粒尺寸及取向角 |
4.4.3 显微织构 |
4.4.4 力学性能 |
4.5 挤压比对合金组织和力学性能的影响 |
4.5.1 晶粒形貌 |
4.5.2 显微织构 |
4.5.3 力学性能 |
4.6 本章小结 |
第五章 热处理对2196铝锂合金挤压板材组织和性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法及步骤 |
5.2.1 挤压实验 |
5.2.2 固溶和时效处理 |
5.2.3 微观组织观察 |
5.3 热处理过程中合金的微观组织与力学性能 |
5.3.1 微观组织演变 |
5.3.2 力学性能变化 |
5.4 固溶时效对合金微观组织和力学性能的影响 |
5.5 预拉伸对合金微观组织和力学性能的影响 |
5.6 本章小结 |
第六章 热处理对2196铝锂合金挤压板材各向异性的影响 |
6.1 引言 |
6.2 实验方法及步骤 |
6.2.1 力学性能各向异性测试 |
6.2.2 热处理工艺 |
6.2.3 微观组织观察 |
6.3 热处理对合金力学性能各向异性的影响 |
6.4 热处理对合金微观组织各向异性的影响 |
6.4.1 晶粒形貌与显微织构 |
6.4.2 再结晶 |
6.4.3 析出行为 |
6.5 热处理对合金断裂机制和断口形貌各向异性的影响 |
6.6 本章小结 |
第七章 2196铝锂合金重固溶再时效处理工艺研究 |
7.1 引言 |
7.2 实验方法及步骤 |
7.2.1 重固溶再时效处理 |
7.2.2 力学性能测试 |
7.2.3 电导率测试 |
7.2.4 晶间腐蚀试验 |
7.2.5 电化学试验 |
7.2.6 微观组织观察 |
7.3 重固溶再时效对合金力学性能的影响 |
7.4 重固溶再时效对合金抗腐蚀性能的影响 |
7.4.1 电导率 |
7.4.2 晶间腐蚀 |
7.4.3 电化学行为 |
7.5 重固溶再时效对合金微观组织的影响 |
7.6 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间完成的学术论文 |
攻读博士学位期间申请的发明专利 |
攻读博士学位期间获得的奖励 |
攻读博士学位期间参与的科研项目 |
附件 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(6)2A97铝合金晶粒/沉淀相关联演化及其性能响应(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的和意义 |
1.2 铝锂合金的研究概况 |
1.3 铝锂合金中的第二相 |
1.3.1 铝锂合金中的沉淀相 |
1.3.2 铝锂合金中的弥散相 |
1.4 铝锂合金热变形行为研究 |
1.4.1 热变形过程中动态软化机制 |
1.4.2 第二相粒子对热变形行为的影响 |
1.4.3 铝锂合金热变形组织与性能 |
1.5 铝锂合金固溶时效行为 |
1.5.1 固溶淬火对合金微观组织的影响 |
1.5.2 铝锂合金时效析出 |
1.6 铝锂合金腐蚀行为 |
1.6.1 晶间腐蚀 |
1.6.2 剥落腐蚀 |
1.7 选题意义与研究内容 |
第2章 试验材料及方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 均匀退火态2A97 铝合金 |
2.1.2 固溶态2A97 铝合金 |
2.1.3 2A97 铝合金厚板 |
2.2 试验方法 |
2.2.1 热压缩试验 |
2.2.2 固溶淬火 |
2.2.3 时效处理 |
2.3 力学性能测试方法 |
2.3.1 维氏硬度 |
2.3.2 拉伸性能 |
2.3.3 纳米压痕 |
2.4 微观组织表征与分析方法 |
2.4.1 金相组织观察 |
2.4.2 扫描电子显微镜 |
2.4.3 透射电子显微镜 |
2.4.4 电子背散射衍射 |
2.4.5 差示扫描量热 |
2.5 腐蚀试验与测试方法 |
2.5.1 晶间腐蚀 |
2.5.2 剥落腐蚀 |
2.5.3 动电位极化曲线测试 |
2.5.4 表面电势测量 |
2.5.5 扫描电化学显微镜 |
第3章 2A97 铝合金热变形行为与动态再结晶机制 |
3.1 前言 |
3.2 固溶态和均匀退火态2A97 铝合金热压缩流变行为 |
3.2.1 2A97 铝合金热压缩应力-应变曲线 |
3.2.2 2A97 铝合金本构方程 |
3.2.3 2A97 铝合金热加工图 |
3.3 固溶态和均匀退火态2A97 铝合金热压缩微观组织 |
3.3.1 固溶态2A97 铝合金热压缩晶粒组织 |
3.3.2 均匀退火态2A97 铝合金热压缩晶粒组织 |
3.3.3 2A97 铝合金热压缩过程中第二相演化 |
3.4 T_1相作用下2A97 铝合金再结晶机制 |
3.5 小结 |
第4章 2A97 铝合金固溶淬火与时效析出行为 |
4.1 前言 |
4.2 2A97 铝合金晶粒组织稳定性 |
4.3 2A97 铝合金淬火析出行为 |
4.3.1 不同冷却速度下2A97 铝合金淬火析出 |
4.3.2 不同晶粒结构内2A97 铝合金淬火析出 |
4.3.3 淬火析出对2A97 铝合金性能的影响 |
4.4 T6 时效下2A97 铝合金析出行为 |
4.4.1 T6-欠时效态2A97 铝合金析出相 |
4.4.2 T6-峰时效态2A97 铝合金析出相 |
4.4.3 T6-过时效态2A97 铝合金析出相 |
4.5 T8 时效下2A97 铝合金析出行为 |
4.5.1 T8-欠时效态2A97 铝合金析出相 |
4.5.2 T8-峰时效态2A97 铝合金析出相 |
4.5.3 T8-过时效态2A97 铝合金析出相 |
4.6 讨论与分析 |
4.6.1 晶粒结构对2A97 铝合金T_1相析出的影响 |
4.6.2 晶粒结构对2A97 铝合金θ'相析出行为的影响 |
4.7 小结 |
第5章 微观组织对2A97 铝合金厚板性能的影响 |
5.1 前言 |
5.2 2A97 铝合金时效硬化规律 |
5.2.1 时效温度对2A97 铝合金拉伸性能的影响 |
5.2.2 预拉伸对2A97 铝合金拉伸性能的影响 |
5.3 2A97 铝合金厚板性能不均匀性研究 |
5.4 2A97 铝合金腐蚀行为 |
5.4.1 典型时态2A97 铝合金腐蚀性能 |
5.4.2 不同时效态2A97 铝合金电化学特性 |
5.4.3 微观组织对2A97 铝合金腐蚀行为的影响 |
5.5 小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(7)含锂析出相对AA2099铝锂合金塑性变形行为及微结构演化的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 Al-Li合金研究现状 |
1.2 第三代铝锂合金中的析出相 |
1.3 析出相对铝锂合金塑性变形的影响 |
1.3.1 析出相与位错滑移的相互作用 |
1.3.2 析出相对力学行为的影响 |
1.3.3 析出相对组织织构的影响 |
1.4 晶体塑性有限元模拟研究现状 |
1.4.1 晶体塑性理论 |
1.4.2 多晶均化模型 |
1.4.3 晶体塑性有限元模拟的应用 |
1.5 本课题的研究目的、意义及内容 |
1.5.1 本课题的研究目的及意义 |
1.5.2 本课题的主要研究内容 |
2 实验材料和研究方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 技术路线 |
2.3 实验方案 |
2.3.1 固溶时效处理 |
2.3.2 单轴压缩实验 |
2.4 显微组织分析 |
2.4.1 X射线衍射技术(X-ray diffraction,XRD) |
2.4.2 电子背散射衍射技术(electron back scatter diffraction,EBSD) |
2.4.3 透射电子显微技术(transmission electron microscopy,TEM) |
3 含锂析出相对AA2099铝锂合金温变形影响研究 |
3.1 固溶时效处理试样的组织织构 |
3.2 不同含锂析出相AA2099铝锂合金的温变形力学行为 |
3.3 不同含锂析出相AA2099铝锂合金温变形晶体学织构演化 |
3.4 不同含锂析出相AA2099铝锂合金的微结构演化 |
3.4.1 EBSD结果分析 |
3.4.2 TEM结果分析 |
3.5 小结 |
4 含锂析出相对AA2099铝锂合金冷变形影响研究 |
4.1 不同含锂析出相AA2099铝锂合金的冷变形力学行为 |
4.2 不同含锂析出相AA2099铝锂合金冷变形晶体学织构演化 |
4.3 不同含锂析出相AA2099铝锂合金的微结构演化 |
4.3.1 EBSD结果分析 |
4.3.2 TEM结果分析 |
4.4 小结 |
5 AA2099 铝锂合金室温单向压缩晶体塑性有限元模拟 |
5.1 晶体塑性本构模型的构建 |
5.1.1 有限变形运动学理论 |
5.1.2 晶体塑性运动学理论 |
5.1.3 晶体塑性本构方程 |
5.1.4 晶体塑性硬化法则 |
5.2 晶体塑性本构模型的有限元实现 |
5.3 含T_1/T_2相AA2099铝锂合金的晶体塑性有限元模拟 |
5.3.1 晶粒取向离散 |
5.3.2 晶粒数目敏感性分析 |
5.3.3 网格密度敏感性分析 |
5.3.4 材料参数拟合确定 |
5.3.5 织构演化分析 |
5.3.6 微结构演化分析 |
5.4 含T_1相的AA2099铝锂合金的晶体塑性有限元模拟 |
5.4.1 材料参数拟合确定 |
5.4.2 织构演化分析 |
5.4.3 微结构演化分析 |
5.5 含δ'相的AA2099铝锂合金的晶体塑性有限元模拟 |
5.5.1 材料参数拟合确定 |
5.5.2 织构演化分析 |
5.5.3 微结构演化分析 |
5.6 本章小结 |
6 结论 |
6.1 主要结论 |
6.2 本文主要创新点 |
致谢 |
参考文献 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
(8)晶界特征对AA2099铝锂合金预腐蚀疲劳裂纹扩展行为影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 铝锂合金腐蚀行为概述 |
1.1.1 合金相对铝锂合金腐蚀行为的影响 |
1.1.2 铝锂合金常见的腐蚀破坏形式 |
1.2 铝锂合金疲劳行为概述 |
1.2.1 疲劳寿命设计准则 |
1.2.2 疲劳裂纹闭合效应 |
1.2.3 铝锂合金疲劳行为影响因素 |
1.3 铝锂合金腐蚀疲劳行为概述 |
1.3.1 腐蚀疲劳裂纹扩展模式 |
1.3.2 铝锂合金腐蚀疲劳裂纹扩展影响因素 |
1.4 研究意义及研究内容 |
1.4.1 研究意义 |
1.4.2 研究内容 |
2 实验材料及方法 |
2.1 选材及热处理 |
2.2 试样制备、性能测试 |
2.2.1 力学性能测试 |
2.2.2 腐蚀行为测试 |
2.2.3 疲劳裂纹扩展行为测试 |
2.3 主要表征手段 |
2.3.1 晶粒微观表征 |
2.3.2 物相XRD表征 |
2.3.3 晶界BSE表征 |
2.3.4 形貌SEM表征 |
3 T8态AA2099铝锂合金预腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究 |
3.1 试样表征 |
3.1.1 晶粒微观表征 |
3.1.2 物相XRD表征 |
3.1.3 晶界BSE表征 |
3.2 室温力学性能 |
3.3 盐雾腐蚀行为研究 |
3.4 盐雾预腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究 |
3.4.1 疲劳断口形貌OM表征 |
3.4.2 疲劳断口形貌SEM表征 |
3.4.3 不同加载方式常规疲劳裂纹扩展速率对比 |
3.4.4 不同加载方式预腐蚀疲劳裂纹扩展速率对比 |
3.4.5 不同加载方式预腐蚀与否疲劳裂纹扩展速率对比 |
3.5 本章小结 |
4 T6态AA2099铝锂合金预腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究 |
4.1 试样表征 |
4.1.1 晶粒微观特征 |
4.1.2 物相XRD表征 |
4.1.3 晶界BSE表征 |
4.2 室温力学性能 |
4.3 盐雾腐蚀行为研究 |
4.4 盐雾预腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究 |
4.4.1 疲劳断口形貌OM表征 |
4.4.2 疲劳断口形貌SEM表征 |
4.4.3 L-T加载预腐蚀与否疲劳裂纹扩展速率对比 |
4.5 本章小结 |
5 AA2099铝锂合金预腐蚀疲劳裂纹扩展中的分层断裂 |
5.1 分层断裂影响因素 |
5.2 预腐蚀疲劳裂纹扩展中的分层断裂特征 |
5.2.1 T8态试样分层断裂 |
5.2.2 T6态试样分层断裂 |
5.3 本章小结 |
6 结论 |
致谢 |
参考文献 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
(9)Al-Cu-Li系铝锂合金的合金化与微合金化(论文提纲范文)
1 Al-Cu-Li系铝锂合金中主要时效析出相的强化效果 |
2 Cu和Li主合金化元素 |
2.1 Cu、Li含量对Al-Cu-Li系铝锂合金析出相的影响 |
2.2 Cu、Li含量对Al-Cu-Li系铝锂合金性能的影响 |
3 微合金化元素 |
3.1 Zr、Mn微合金化 |
3.2 Mg、Ag、Zn微合金化 |
3.2.1 Mg、Ag、Zn微合金化元素对时效析出相的影响 |
3.2.2 Mg、Ag、Zn微合金化元素对性能的影响 |
3.3 稀土微合金化 |
3.4 In元素微合金化 |
4 总结 |
(10)2195、2050铝锂合金热处理组织及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 铝锂合金的发展现状 |
1.3 铝锂合金的组织特征与强化机理 |
1.4 铝锂合金的低温拉伸性能 |
1.5 铝锂合金的腐蚀机制 |
1.6 本文的研究目的和研究内容 |
2 试验材料和试验方法 |
2.1 试验材料和试样热处理 |
2.2 正交试验 |
2.3 分析测试手段 |
3 2195、2050 铝锂合金T6 热处理工艺研究 |
3.1 引言 |
3.2 T6 热处理工艺对2195 铝锂合金力学性能的影响 |
3.3 T6 热处理工艺对2050 铝锂合金力学性能的影响 |
3.4 T6 处理的2195、2050 铝锂合金组织性能分析 |
3.5 本章小结 |
4 2195、2050 铝锂合金T8 热处理工艺研究 |
4.1 引言 |
4.2 T8 热处理工艺对2195 铝锂合金组织与性能的影响 |
4.3 T8 热处理工艺对2050 铝锂合金组织与性能的影响 |
4.4 T8态2195、2050 铝锂合金组织与性能分析 |
4.5 T6、T8态2195、2050 铝锂合金组织性能对比 |
4.6 本章小结 |
5 2195、2050 铝锂合金低温、高温性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 2195、2050 铝锂合金低温性能测试结果 |
5.3 2195、2050 铝锂合金高温性能测试结果 |
5.4 2195、2050 铝锂合金低温、高温性能分析 |
5.5 本章小结 |
6 热稳定处理对2195、2050 铝锂合金性能影响研究 |
6.1 引言 |
6.2 热稳定处理对2195、2050 铝锂合金力学性能的影响 |
6.3 热稳定处理对2195、2050 铝锂合金腐蚀性能的影响 |
6.4 2195、2050 铝锂合金热稳定处理对腐蚀性能影响研究 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
四、2197铝-锂合金的组织和性能(论文参考文献)
- [1]国内铝锂合金基础研究及应用技术开发[J]. 李劲风,陈永来,马云龙,张绪虎. 宇航材料工艺, 2021(04)
- [2]2195铝锂合金板材热处理工艺优化及组织性能调控[D]. 冯博. 北京有色金属研究总院, 2021(01)
- [3]铝锂合金蒙皮桁条T型结构激光焊接特性和压缩屈曲行为研究[D]. 张澐龙. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [4]挤压变形及热处理对喷射态2195铝锂合金组织与性能影响的研究[D]. 王永晓. 山东大学, 2021(11)
- [5]铸态2196铝锂合金挤压变形行为及热处理对其组织与性能影响的研究[D]. 陈孝学. 山东大学, 2021(12)
- [6]2A97铝合金晶粒/沉淀相关联演化及其性能响应[D]. 王晓雅. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [7]含锂析出相对AA2099铝锂合金塑性变形行为及微结构演化的影响研究[D]. 李梦迪. 重庆理工大学, 2021(02)
- [8]晶界特征对AA2099铝锂合金预腐蚀疲劳裂纹扩展行为影响研究[D]. 仇伟夷. 重庆理工大学, 2021(02)
- [9]Al-Cu-Li系铝锂合金的合金化与微合金化[J]. 李劲风,宁红,刘丹阳,郑子樵. 中国有色金属学报, 2021(02)
- [10]2195、2050铝锂合金热处理组织及性能研究[D]. 朱宏伟. 中国运载火箭技术研究院, 2019(03)