Acta Metallurgica Sinica  2016 , 52 (7): 821-830 https://doi.org/10.11900/0412.1961.2015.00537

论文

Er微合金化对2055 Al-Li合金微观组织及力学性能的影响*

李劲风1, 刘丹阳1, 郑子樵1, 陈永来2, 张绪虎2

1 中南大学材料科学与工程学院, 长沙 410083。
2 航天材料及工艺研究所, 北京 100076。

EFFECT OF Er MICRO-ALLOYING ON MECHANICAL PROPERTIES AND MICROSTRUCTURES OF 2055 Al-Li ALLOY

LI Jinfeng1, LIU Danyang1, ZHENG Ziqiao1, CHEN Yonglai2, ZHANG Xuhu2

1 School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China.
2 Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology, Beijing 100076, China.

中图分类号:  TG146.2

文献标识码:  A

文章编号:  0412-1961(2016)07-0821-10

通讯作者:  Correspondent: LI Jinfeng, professor, Tel: (0731)88830249, E-mail: lijinfeng@csu.edu.cn

收稿日期: 2015-10-18

网络出版日期:  2016-07-20

版权声明:  2016 《金属学报》编辑部 《金属学报》编辑部

基金资助:  * 国家高技术研究发展计划项目2013AA032401和中南大学教师基金项目2013JSJJ001资助

作者简介:

作者简介: 李劲风, 男, 1971年生, 教授, 博士

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摘要

研究了0.2%及0.4%Er的添加对2055 Al-Li合金T8态时效 (6%预变形+160 ℃时效)微观组织和力学性能的影响. 结果表明, 0.2%Er添加显著降低合金强度, 但延伸率略有增加. 微量Er添加未改变Al-Li合金中时效析出相的种类, 主要强化相仍然为T1相 (Al2CuLi)及θ'相 (Al2Cu), 但时效析出相的数量明显减少, 同时时效析出的响应速度减缓. 2055 Al-Li合金中添加微量Er, 凝固时可形成Al8Cu4Er相粒子, 这些粒子在后续均匀化及固溶处理时均难以完全溶解至固溶体中, 导致固溶基体中Cu含量降低, 因而时效时含Cu析出相T1相及θ'相含量减少, 合金强度降低.

关键词: 2055 Al-Li合金 ; Er微合金化 ; 微观组织 ; 强度

Abstract

Al-Li alloys are considered as the ideal structural materials for aerospace industry because of their low density, high specific strength and specific elastic modulus as well as low fatigue crack growth rate and good low temperature performance. 2055 Al-Li alloy among new Al-Li alloys developed recently is a super-high strength Al-Li alloy. An important method to improve the performance of Al-Li alloys is to add micro-alloying elements. Er-microalloying in Al alloy has been investigated much, but the study on Al-Li alloy is still seldom reported. In this work, the effect of 0.2%Er and 0.4%Er addition on the microstructure and mechanical properties of 2055 Al-Li alloy sheet with T8 aging (6% cold rolling pre-deformation and aging at 160 ℃) were investigated. The results show that the addition of 0.2% Er significantly decreases the strength by about 50 MPa, but enhances the elongation; the strength is further decreased by about 100 MPa with the addition of 0.4%Er. The precipitate types in Er micro-alloyed Al-Li alloy are not changed with the addition of Er, and the aging precipitates are still T1 (Al2CuLi) and θ' (Al2Cu) phases. In the Er-microalloyed Al-Li alloy, the incubation time of T1 precipitate is longer, and its precipitation rate is decreased, accordingly the aging response is slowed. Meanwhile, under peak-aging condition, the fraction of T1 precipitates, especially θ' precipitates in the Er-microalloyed Al-Li alloy is decreased, which results in a decrease of strength. As Er is added to the Al-Li alloy, Er-contained particles Al8Cu4Er are formed during solidification process, and their amount is increased with the addition increasing. These particles cannot be completely dissolved into the alloy matrix during homogenization process. After solution treatment following cold rolling, they are not yet dissolved into the solid solution. These particles contain Cu and Er simultaneously, and the concentration of dissolved Cu in solid solution is therefore decreased. With increasing Er addition, the Cu concentration in solid solution is further decreased. The precipitation rate of T1 is consequently decreased, slowing the aging response of the Er-microalloyed Al-Li alloy. And this factor also decreases the fraction of T1 and θ' precipitates and lowers the alloy strength.

Keywords: 2055 Al-Li alloy ; Er micro-alloying ; microstructure ; strength

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李劲风, 刘丹阳, 郑子樵, 陈永来, 张绪虎. Er微合金化对2055 Al-Li合金微观组织及力学性能的影响*[J]. , 2016, 52(7): 821-830 https://doi.org/10.11900/0412.1961.2015.00537

LI Jinfeng, LIU Danyang, ZHENG Ziqiao, CHEN Yonglai, ZHANG Xuhu. EFFECT OF Er MICRO-ALLOYING ON MECHANICAL PROPERTIES AND MICROSTRUCTURES OF 2055 Al-Li ALLOY[J]. Acta Metallurgica Sinica, 2016, 52(7): 821-830 https://doi.org/10.11900/0412.1961.2015.00537

新型Al-Li合金不仅具有低密度、高弹性模量、高比强度和高比刚度的优点, 同时还兼具低疲劳裂纹扩展速率、较好的高温及低温性能等特点, 是航空航天理想的结构材料[1~3]. 虽然迄今为止已发展了3代Al-Li合金, 但人们仍在不断开发新型Al-Li合金.

微合金化是开发新型Al-Li合金最重要的思路. 一些微合金化元素可以改变Al-Li合金析出相的分布, 从而提高Al-Li合金的力学性能. Mg-Ag之间具有很强的相互作用, 淬火后及时效初期可形成大量Ag-Mg原子团簇, 促使Li和Cu原子不断向Ag-Mg原子团簇扩散, 因而Mg, Ag复合微合金化的Al-Li合金时效时可析出更细小、更弥散分布的T1相(Al2CuLi), 相应地可以较大幅度提高Al-Li合金 (Al-Cu-Li系)的时效强化效果[4~7]. 正是基于Mg, Ag复合微合金化的作用, 美国开发了高强2195 Al-Li合金并应用于航天飞机外挂燃料贮箱[8]. Mg, Ag复合微合金化的Al-Li合金还包括2096, 2098和2198等Al-Li合金. 同时, Mg, Zn的复合微合金化作用具有类似于Mg, Ag的作用[9,10], 相应的Al-Li合金包括2099, 2199及具有国内独立知识产权的2A97 Al-Li合金等[11~13].

Er作为一种价格低廉、储量丰富的稀土元素, 近十年来在铝合金中的研究引起广泛关注. 研究[14~23]表明, 在不同体系铝合金中, Er的存在形式和作用效果不一样. 在纯Al以及Al-Mg, Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu等以Mg为主要合金化元素的铝合金中, Er主要与基体Al结合形成细小弥散的LI2型Al3Er粒子[14~19]. 这种粒子与Al基体共格或半共格, 具有熔点高、稳定性好等特点. 凝固时的初生Al3Er粒子可作为非均匀形核核心, 提高形核率, 使铸态组织晶粒细化; 细小弥散的Al3Er粒子还能钉扎住位错和亚晶界, 抑制再结晶. 因而Er元素在上述铝合金中具有细晶强化效应和亚结构强化效应. 另外, Er与Li之间相互作用大大低于Er与Al之间的作用, 在不含Cu的1420 Al-Li合金中, 当Er添加量低于0.2%(质量分数)时, 凝固时Er以过饱和固溶体的形式存在, 但凝固降温以及后续加热过程中可析出细小的次生Al3Er相粒子. 而当Er含量高于0.2%时, Er在凝固形核时即形成初生Al3Er粒子[20]. 然而, 研究[21~23]发现, 在以Cu为主要合金化元素的铝合金中, Er的存在形式及作用效果有较大差异. Er与Cu结合在凝固时即形成Al8Cu4Er粒子, 并延迟合金的时效响应速率, 降低合金的强度.

2055 Al-Li合金是最近开发的Mg, Ag, Zn多元复合微合金化的第四代Al-Cu-Li系新型高性能Al-Li合金[24~26], 在目前已开发Al-Li合金中具有最高的强度. 稀土元素Er在Al-Cu-Li系高强Al-Li合金中的微合金化作用尚鲜有报道. 基于此, 本工作研究微合金化元素Er添加量对2055 Al-Li合金组织和力学性能的影响.

1 实验方法

2055 Al-Li合金名义成分为Al-3.6Cu-1.2Li-0.4Mg-0.4Ag-0.4Zn-0.3Mn-0.1Zr (质量分数, %). 在2055 Al-Li合金的基础上, 保持主合金元素及微合金化元素Mg, Ag, Zn, Mn, Zr含量不变, 分别添加0.2%Er及0.4%Er, 熔铸制备不同Er含量的Al-Li合金. 经化学分析, 熔铸合金的Cu, Li含量如表1所示. 铸锭经470 ℃, 8 h+530 ℃, 24 h双级均匀化退火、热轧、中间退火后, 冷轧成2 mm厚度薄板. 冷轧薄板经530 ℃固溶处理40 min, 冷水淬火处理后进行T8时效处理. T8时效处理工艺为淬火后先进行6%的冷轧预变形, 再于160 ℃进行不同时间的人工时效.

表1   实验用Al-Li合金中的Cu, Li含量

Table 1   Cu and Li concentrations of experimental Al-Li alloy(mass fraction/%)

AlloyCuLi
20553.581.18
2055+0.2%Er3.561.19
2055+0.4%Er3.601.11

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采用Sirion 200场发射扫描电镜(SEM)观察原始铸态组织及均匀化组织, 并利用其附带的背散射(BSE)系统成像, 对第二相粒子成分进行能谱(EDS)分析. 相组成采用Rigaku D/Max 2500X射线衍射仪(XRD)进行分析.

采用MTS 858材料试验机对T8时效处理后Al-Li合金进行室温拉伸性能测试, 拉伸速率2 mm/min. 采用Tecnai G2 20型透射电镜(TEM)对T8时效的微观组织 (时效析出相)和选区电子衍射 (SAED)进行观察, 试样首先机械减薄至0.08 mm左右, 而后采用双喷电解减薄仪制取, 加速电压200 kV.

2 实验结果

2.1 室温拉伸性能

图1所示为Al-Li合金在T8处理时拉伸性能随时效时间的变化曲线. 由图可见, 3种合金强度均随着时效时间的延长而逐渐增加, 达到峰值后基本保持稳定或缓慢下降; 延伸率则随着时效时间的延长而逐渐降低, 而后长时间趋于稳定. 从欠时效阶段Al-Li合金强度随时效时间延长的增长速度来看, 不含Er的2055 Al-Li合金时效响应速率明显较含0.2%Er及0.4%Er的Al-Li合金快.

图1   Al-Li合金在T8态时效(6%冷轧预变形+160 ℃时效)时力学性能随时效时间的变化曲线

Fig.1   Tensile strength (a), yield strength (b) and elongation (c) of Al-Li alloys as a function of ageing time at T8 ageing (6% cold rolling pre-deformation and ageing at 160 ℃)

在整个时效过程中, 不含Er的Al-Li合金 (即2055 Al-Li合金)强度最高, 峰值抗拉强度达600 MPa以上; 含0.2%Er的Al-Li合金强度下降约50 MPa, 含0.4%Er的Al-Li合金强度进一步降低. 但值得注意的是, 0.2%Er的添加在一定程度提高了Al-Li合金的延伸率.

2.2 微观组织

图2所示为不含Er和含0.2%Er的Al-Li合金在160 ℃时效4 h (欠时效)时的SAED谱和TEM像. 不含Er的2055 Al-Li合金<100>方向入射时衍射斑点只观察到基体 (图2a), 而没有观察到溶质原子偏聚区(Guinier-Preston zone, GP)区和θ′相(Al2Cu), 对应的TEM像中也未见到θ′相. 而<112>方向入射时衍射斑点可以观察到比较明显的T1相(Al2CuLi) (图2b), 对应的TEM暗场像中也可以观察到细小的T1相(图2b).

图2   不含Er及含0.2%Er的Al-Li合金在160 ℃时效4 h后的SAED谱和TEM像

Fig.2   SAED patterns (a, c) and TEM images (b, d) of Er-free (a, b) and containing 0.2%Er (c, d) Al-Li alloys after ageing at 160 ℃ for 4 h (Inserts in Figs. 2b and d show the SAED patterns of [112]Al)

含0.2%Er的Al-Li合金<100>方向入射时衍射斑点同样也未发现GP区和θ′相(图2c), 而且<112>方向入射时衍射斑点也未观察到T1相 (图2d), 相应的明场像也未发现T1相. 由此可见, 不含Er的2055 Al-Li合金中T1相析出的时效响应速率明显快于含0.2%Er的Al-Li合金, 即微量Er的添加延缓了T8时效时Al-Li合金的强化相的时效析出速率.

图3所示为不含Er及含0.2%Er的Al-Li合金T8峰时效的SAED谱及TEM像. 不含Er的Al-Li合金<100>方向入射的SAED谱中可以发现明亮的θ′相, 其对应TEM暗场像中也出现较多尺寸为100~200 nm、互相垂直分布的θ′相 (图3a), 即2055Al-Li合金中析出了大量θ′相; 同时, <112>方向入射的SAED谱中出现了明亮的T1相斑点, 相应TEM暗场像可以发现其中析出了大量分布密集T1相, 其尺寸为50~100 nm (图3b).

图3   不含Er及含0.2%Er的Al-Li合金T8峰时效时的TEM暗场像

Fig.3   Dark field TEM images of Er-free (a, b) and containing 0.2%Er (c, d) Al-Li alloys after T8 peak-ageing (Insets in Figs.3a and c show the SAED patterns of [100]Al and those in Figs.3b and d for [112]Al)

含0.2%Er的Al-Li合金<100>方向入射SAED谱中可观察到θ′相, 但相对比较微弱, TEM暗场像中仅出现稀疏分布、尺寸为50~100 nm的θ′相 (图3c). 另外, <112>方向入射的SAED谱中也出现了明亮的T1相斑点, 对应的暗场像则观察到大量尺寸80~150 nm的T1相 (图3d); 与不含Er的Al-Li合金比较, 其T1相数量减少, 尺寸略有增加. 观察表明添加微量Er未改变时效析出相的类型, 合金的时效析出相仍然为T1相及θ′相, 但数量均明显减少, θ′相比例降低.

2.3 Er微合金化对微观组织的影响

2.3.1 凝固组织 图4所示为不含Er和分别含0.2%Er与0.4%Er的Al-Li合金铸态组织的BSE像. 由图可见, 铸态组织中均存在较多的非平衡凝固共晶相, 含0.2%Er与0.4%Er的Al-Li合金中, 非平衡凝固形成的共晶相更多且分布更连续 (图4b和c). EDS分析2055 Al-Li合金中的非平衡凝固共晶相主要为θ相 (Al2Cu) 及少量S相 (Al2CuMg). 图5所示为含0.2%Er的Al-Li合金铸态组织相应的EDS分析, 合金中存在非平衡凝固θ相 (图5b)和S相, 且S相中溶入了少量Ag和Zn(图5c); 同时, 合金中还存在许多含Cu, Er的第二相粒子, 根据文献[17,18]可知此种粒子为Al8Cu4Er, 并吸附部分Fe, Mn (图5d). 含0.4%Er的Al-Li合金铸态组织中第二相粒子与含0.2% Er的Al-Li合金类似, 差别在于其中含Er相粒子更多.

图4   不同Er含量Al-Li合金铸态组织的BSE像

Fig.4   BSE images of cast microstructure of Er-free (a), containing 0.2%Er (b) and 0.4%Er (c) Al-Li alloys

图5   含0.2%Er的Al-Li合金铸态组织中第二相粒子EDS分析

Fig.5   BSE image of cast Al-Li alloy containing 0.2%Er (a) and EDS analyses of particles A (b), B (c) and C (d) in Fig.5a

2.3.2 均匀化组织 图6所示为2055 Al-Li合金及含0.2%Er与0.4% Er的Al-Li合金均匀化处理后的BSE像. 由图可见, 2055 Al-Li合金中连续的非平衡共晶第二相已基本全部溶解, 残余第二相非常少. 而含0.2%Er及0.4%Er的Al-Li合金中, 仍然残留有大量的接近连续分布的第二相粒子, 且含0.4%Er的Al-Li合金中残余未溶第二相粒子更多. 由此可见, 微量Er的添加明显增加了Al-Li合金中难溶相含量.

图6   不同Er含量Al-Li合金均匀化处理后的BSE像

Fig.6   BSE images of homogenized microstructure of Er-free (a), containing 0.2%Er (b) and 0.4%Er (c) Al-Li alloys

图7和8所示分别为2055 Al-Li合金及含0.2%Er的Al-Li合金均匀化处理后残余第二相粒子的EDS分析. 2055 Al-Li合金均匀化处理后仅存极少量离散分布的难溶AlCu(FeMn)相 (图7). 而含0.2%Er的Al-Li合金存在极少量离散的AlCu(FeMn)第二相粒子 (图8a和b), 同时还存在较多部分连续分布的第二相粒子 (图8c和d), EDS分析显示, 其中含Al, Cu和Er, 且Cu含量特别高, 达20%以上 (图8d). 上述均匀化组织分析表明, 凝固时形成的含Er (同时含较多Cu)的第二相粒子在均匀化过程中较难溶解而残留.

图7   不含Er的2055 Al-Li合金均匀化组织的BSE像及第二相粒子的EDS分析

Fig.7   BSE image of homogenized microstructure of Er-free 2055 Al-Li alloy (a) and EDS analysis of particle (arrow) in Fig.7a (b)

图8   含0.2%Er的Al-Li合金均匀化组织的BSE像及第二相粒子的EDS分析

Fig.8   BSE images of homogenized Al-Li alloy containing 0.2%Er (a, c) and EDS analyses of particle A in Fig.8a (b) and particle B in Fig.8c (d)

图9所示为含0.4%Er的Al-Li合金铸态及均匀化处理后的XRD谱. 由图可见, 铸态组织中, 存在θ相和Al8Cu4Er的衍射峰, 而且Al8Cu4Er相衍射峰强度明显高于θ相衍射峰强度, 说明在含0.4%Er的Al-Li合金凝固时形成的Al8Cu4Er相含量应该大于θ相. 均匀化处理后, θ相衍射峰消失, 说明θ相已基本溶解, 但仍可观察到Al8Cu4Er相衍射峰, 衍射峰强度降低, 即Al8Cu4Er相虽然有部分溶解, 但仍然有较多残余, 即凝固过程中形成的Al8Cu4Er相很难溶解. 结合EDS分析可知, 铸态组织及均匀化组织中大量含Er且富Cu的第二相粒子应该是Al8Cu4Er相.

图9   含0.4%Er的Al-Li合金铸态及均匀化后的XRD谱

Fig.9   XRD spectra of cast and homogenized Al-Li alloy containing 0.4%Er

2.3.3 固溶组织 图10所示为含0.2%Er的Al-Li合金板材轧制后及不同热处理阶段的BSE像. 由图可见, 均匀化处理后未溶解且部分连续的第二相粒子由于轧制加工而破碎, 尺寸减小且不连续分布 (图10a), 但固溶处理时这些破碎的粒子仍不能完全溶解 (图10b), 并一直延续至时效处理 (图10c). Er含量增加至0.4%, 固溶及时效后残留未溶相增加. 而不含Er的2055 Al-Li合金经固溶处理后, 其未溶残留相非常少 (图10d).

图10   含0.2%Er的Al-Li合金及2055 Al-Li合金的BSE像

Fig.10   BSE images of Al-Li alloy containing 0.2%Er after cold-rolling (a), and then followed by solution treatment (b) and ageing (c), and solutionized Al-Li alloy without Er (d)

图11所示为0.4%Er的Al-Li合金固溶处理后未溶第二相粒子EDS分析. 由图可见, 固溶处理后合金中存在2种不同形态的难溶相, 绝大部分为尺寸非常细小、其中含Er富Cu的第二相粒子, 应该是未固溶的Al8Cu4Er相 (图11b); 由于尺寸细小, EDS点分析不可避免地引入周围固溶基体成分Al, 因而显示其Cu和Er成分低于Al8Cu4Er. 另有极少量尺寸相对较大的难溶相粒子, 其主要组成元素为Al, Mg和Ti, 并富集了少量Er (图11c).

图11   含0.4% Er的Al-Li合金固溶处理后BSE像和未溶第二相粒子EDS分析

Fig.11   BSE image of solutionized microstructure of Al-Li alloy containing 0.4%Er (a) and EDS analyses of particles A (b) and B (c) in Fig.11a

3 分析讨论

2055 Al-Li合金主要通过时效热处理时从固溶体基体中析出的T1相及θ′相进行强化[24]. 而添加微量Er将导致时效析出相T1相特别是θ′相析出分数明显减少 (图3), 这是其强度降低的直接原因.

微量Er添加可导致固溶基体的合金化成分改变. 根据前面的分析, Er添加至Al-Li合金中, 在凝固时即形成大量Al8Cu4Er第二相粒子, 其在均匀化处理时不能完全溶解 (图6). 这些粒子虽然在轧制加工过程中破碎, 尺寸大幅度缩小, 但固溶处理时依然很难完全固溶至基体中 (图10c). 由于这些粒子含有较多的Cu, 因而导致固溶处理后合金中许多Cu原子仍然以Al8Cu4Er粒子的形式存在, 而不是以固溶Cu原子存在于固溶基体中.

为了计算由于Er元素添加导致基体中固溶Cu和Li含量的变化, 进行如下假设处理: (1) 含Er析出相在均匀化时只有部分溶解, 首先假设均匀化及固溶处理后溶解的Er为0.1%, 剩余部分Er则与Cu结合形成含Cu和Er的第二相Al8Cu4Er粒子; (2) 固溶处理后Mg, Ag, Zn, Li及剩余Cu元素均固溶至基体中; (3) 所有Mn元素形成MnAl6粒子, 所有Zr元素形成Al3Zr粒子. 计算结果如表2所示. 可见, 固溶处理后, 2055 Al-Li合金固溶基体中Cu含量略高于合金原始Cu含量; Er的添加, 导致固溶基体中的Cu含量低于合金原始Cu含量. 随Er添加量的增加, 固溶基体中的Cu含量进一步降低. 以0.4%Er微合金化Al-Li合金为例, 原始合金的Cu含量为3.60%, 而固溶处理后基体中固溶Cu含量较大幅度降低至3.23%.

表2   Al-Li合金原始Cu和Li含量及固溶处理后固溶体的Cu和Li含量

Table 2   Cu and Li concentrations in original Al-Li alloys and their solid solution

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以Cu和Li为主合金元素的Al-Li合金中, 主要时效析出强化相为含Cu, Li的T1相, θ′相及δ′相 (Al3Li). 析出相的类型、数量及析出动力学过程与Cu, Li含量 (包括比例)、时效温度以及预变形有直接关系[27~29]. Cu/Li比例较低的Al-Li合金中T1相析出的孕育时间较长, 析出速率较慢[29]. Er微合金化降低Al-Li合金固溶基体中Cu含量, 从而减慢合金中T1相的析出速率. 因此, 时效4 h (欠时效)时, 不含Er的Al-Li合金已经析出明显的T1相 (图2b), 而0.2%Er微合金化的 Al-Li合金中未发现析出T1相 (图2d), 对应于Er微合金化导致2055 Al-Li合金时效响应速率降低 (图1). 同时, 在相同预变形量 (6%)的T8态时效时, 由于Er微合金化Al-Li合金的固溶基体中Cu含量减少, 导致时效后含Cu的析出相θ′相明显减少, 因而合金强度显著降低.

添加0.2%Er提高Al-Li合金的延伸率(图1), 这应该与以下3个原因有关: (1) 添加微量Er后, 时效析出相T1相和θ'相减少 (图3), 对位错的阻碍作用减弱, 拉伸变形时位错的有效滑移距离增大, 因而拉伸时塑性增加; (2) EDS分析表明, 含Er相附近总吸附有少量Fe, 即稀土元素Er能够有效吸附杂质元素, 减少杂质元素对Al-Li合金的危害, 提高塑性; (3) 稀土元素在铝合金中具有良好的精炼除气作用, 能与Al熔体中的氢形成氢化物, 降低合金中的氢含量, 使熔体中气体含量降低16%, 从而减少铝合金中针孔与气孔, 提高Al-Li合金质量[30~32], 增加其塑性变形能力.

上述分析表明, Er的添加量高于0.2%时, 导致形成较多同时含Cu和Er的Al8Cu4Er第二相粒子, 降低了2055 Al-Li合金强度. 通过降低Er添加量, 减少凝固时形成的Al8Cu4Er第二相粒子含量, 同时部分发挥稀土元素Er在熔体中的精炼除气作用, 应该可在提高塑性的基础上, 仅小幅度降低其强度, 提高综合性能.

4 结论

(1) 研究了0.2%Er及0.4%Er添加对T8态时效2055 Al-Li合金微观组织和力学性能的影响, 发现Er的添加显著降低Al-Li合金强度, 延伸率略有增加;而且随Er含量增加至0.4%, 强度降低更多.

(2) 微量Er添加未改变Al-Li合金中析出相的种类, 合金的强化相仍为T1相及θ′相, 但析出速率及析出相的数量明显减少, 合金的时效响应速度减缓.

(3) Al-Li合金中Er与Cu结合, 在凝固时即形成粗大的Al8Cu4Er相粒子, 均匀化及固溶处理时难以溶解至固溶体基体中, 因而固溶基体中Cu含量降低, 时效时含Cu析出相T1相及θ′相含量减少, 从而导致合金强度降低.

The authors have declared that no competing interests exist.


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