蠕變時(shí)效成形對(duì)2124鋁合金回彈、微結(jié)構(gòu)及性能的影響.pdf

1、2xxx系鋁合金屬時(shí)效強(qiáng)化合金，具有強(qiáng)度高，斷裂韌性好，耐熱性，耐蝕性，抗疲勞裂紋擴(kuò)展性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常用于航空航天構(gòu)件的生產(chǎn)。而對(duì)于航空航天構(gòu)件（如飛機(jī)機(jī)翼構(gòu)件）的制造多用蠕變時(shí)效成形工藝。本文以2124鋁合金熱軋板為基礎(chǔ)，利用自制單曲率模具和雙曲率模具進(jìn)行進(jìn)行單曲率彎曲蠕變時(shí)效成形(SCAF)、雙曲率彎曲蠕變時(shí)效成形(DCAF)和振動(dòng)蠕變時(shí)效成形(VCAF)處理，為了對(duì)比研究蠕變時(shí)效成形和蠕變時(shí)效對(duì)微結(jié)構(gòu)及性能的影響，本文還在RW

2、S50型電子蠕變松弛實(shí)驗(yàn)機(jī)和自制的100KN蠕變實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了蠕變時(shí)效實(shí)驗(yàn)。采用打點(diǎn)測(cè)量方法、OM、TEM、室溫拉伸、Kahn撕裂實(shí)驗(yàn)、SEM等測(cè)試技術(shù)，探究了SCAF、DCAF及VCAF對(duì)蠕變回彈、微觀組織、力學(xué)性能及各向異性、斷裂韌性及各向異性、斷裂機(jī)制的影響，得到了如下研究結(jié)論:
　　 (1)揭示了蠕變成形對(duì)回彈的影響規(guī)律。蠕變溫度越高、蠕變時(shí)間越長(zhǎng)板材的回彈量越小，在不損害合金性能的同時(shí)，合理的調(diào)控蠕變溫度和時(shí)間可以控制

3、回彈量。當(dāng)曲率半徑為1000mm時(shí)，回彈量窗口可控制在50％～70％之間，其中DCAF/185℃/12h下，2124鋁合金板回彈量為51.7％。振動(dòng)時(shí)效引入蠕變時(shí)效成形后可有效降低回彈量。VCAF/185℃/12h合金板回彈量最小，為41.6％，相較于DCAF/185℃/12h回彈降低了24.3％。
　　 (2)2124鋁合金經(jīng)蠕變時(shí)效成形處理后，主要強(qiáng)化相為S′相，析出脫溶序列與人工時(shí)效態(tài)處理相同。經(jīng)SCAF、DCAF、VCA

4、F處理后2124鋁合金從[100]Al方向觀察到的S′相形貌均呈90°交叉狀分布，并沒(méi)有出現(xiàn)所謂的應(yīng)力位向效應(yīng)。另外，振動(dòng)時(shí)效可以調(diào)節(jié)蠕變合金主要強(qiáng)化相S′相的分布和析出數(shù)量，增大了VCAF合金中S′相的體積分?jǐn)?shù)，并使其更加致密均勻。
　　 (3)探明了蠕變時(shí)效成形對(duì)力學(xué)性能及各向異性的影響。2124鋁合金經(jīng)SCAF和DCAF處理后，時(shí)效條件及初始彎曲狀態(tài)對(duì)強(qiáng)度都有影響。隨著溫度的升高，強(qiáng)度先升高后降低，但延伸率卻不斷地降低。在

5、相同時(shí)效條件下，DCAF合金的強(qiáng)度值均大于SCAF合金，其中2124鋁合金經(jīng)DCAF處理后抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到477.4MPa;振動(dòng)時(shí)效對(duì)蠕變合金的力學(xué)性能具有提高作用，VCAF/185℃/9h合金強(qiáng)度最大，拉強(qiáng)度為495.7MPa，屈服強(qiáng)度為428.5MPa。蠕變后合金板材的強(qiáng)度各向異性不是很明顯，IPA值均在10％以下;但是延伸率各向異性較為明顯，最大可達(dá)23.6％;2124鋁合金經(jīng) DCAF處理后板的力學(xué)性能各向異性程度小于SCAF處

6、理，而引入振動(dòng)時(shí)效的VCAF處理的2124鋁合金的各向異性程度最小。
　　 (4)揭示了蠕變成形對(duì)斷裂韌性及斷裂機(jī)制的影響。SCAF和DCAF合金的斷裂韌性隨著時(shí)效溫度的升高不斷地降低，但相同蠕變溫度和時(shí)間下2124合金經(jīng)SCAF和DCAF處理后的斷裂韌性UIE值差別不大;蠕變后樣品的斷裂韌性有明顯的各向異性，其中45°方向最好，90°方向次之，0°最差。斷口機(jī)制為韌窩型穿晶斷裂和沿晶斷裂組成的混合型斷裂，隨著溫度的升高，韌窩型

7、穿晶斷裂在不斷的減少，韌窩在不斷地減小和變淺，沿晶斷裂組織在不斷增多。振動(dòng)時(shí)效引入到2124鋁合金蠕變成形后，不但可以提高合金的斷裂韌性還減小了斷裂韌性的各向異性，使成形后的樣品更加穩(wěn)定。
　　 (5)185℃/150MPa條件下，經(jīng)固溶—淬火處理(CA)板材的蠕變機(jī)制從位錯(cuò)增殖發(fā)展為位錯(cuò)增殖—消毀平衡，其蠕變曲線第一階段與第二階段分界點(diǎn)較為明顯;而經(jīng)固溶—淬火—預(yù)壓縮處理(PCA)板材的蠕變機(jī)制主要為預(yù)壓縮引入的位錯(cuò)消毀，蠕變