含鈧鋁鋰合金的研究與發(fā)展

含 Sc鋁鋰合金具有高的比強度、比剛度、塑韌性以及優(yōu)異的焊接性能、低溫性能和較低的各向異性 ,是 新一代航天、航空用輕質(zhì)鋁合金結(jié)構(gòu)材料。 作者在查閱大量文獻和赴俄羅斯考察的基礎(chǔ)上 ,結(jié)合課題組研究工作 , 介紹了國內(nèi)外含 Sc鋁鋰合金研究發(fā)展情況 ,并提出了今后研究開發(fā)的方向。 在鋁鋰合金中添加微量 Sc,始于 20世紀 60年 代 , 當時前蘇聯(lián)為了滿足宇航工業(yè)的需要 ,在 1420 鋁鋰合金中添加了 0. 1%～ 0. 2% Sc,形成了 1421、 1423含 Sc鋁鋰合金 , 80年代末又研制成功了高強 可焊、低溫性能優(yōu)越的 1460含 Sc鋁鋰合金。 我國的科學工作者從 20世紀 60年代就對鋁鋰 合金進行了研究 ,而直到 90年代初才開始在鋁鋰合 金中添加 Sc的研究 ,發(fā)現(xiàn)在 8090、 2090合金中加入 微量 Sc后 ,合金的性能得到大大改善。 Sc是稀土元素中密度最小的 ,并且具有過渡族 元素的性質(zhì)。它是鋁鋰合金*的變質(zhì)劑 ,可提高 其強度 ,改善塑性和細化鑄錠晶粒 ,消除樹枝晶 ,促 進等軸晶的形成 ,提高再結(jié)晶溫度、可焊性和耐蝕 性。 在對鋁鋰合金的作用方面 ,到目前為止 ,還沒發(fā) 現(xiàn)其它合金化元素超過鈧 [1～ 4, 27, 31～ 33, 35 ]。 Sc在鋁鋰合金凝固時 ,少量以初生 Al3 Sc顆粒 形式析出 ,大部分固溶于過飽和固溶體中 ,在隨后的 均勻化退火及熱軋變形過程中 ,以次生 Al3 Sc質(zhì)點 形式析出。 Al3 Sc顆粒呈球狀 ,直徑小于 20納米 ,為 Cu3 Au型立方晶格 ,與基體共格。初生 Al3 Sc晶粒在 合金凝固時可成為固溶體非均質(zhì)形核的核心 ,次生 Al3 Sc質(zhì)點大量均勻彌散地分布在鋁合金基體中 , 與基體的晶格錯配度較大 ( 1. 2% ) ,形成很大的晶格 畸變 ,有效地阻止位錯的移動和晶粒的長大 ,減緩或 抑制再結(jié)晶[2～ 6, 31 ]。 由于 Sc的添加 ,使鋁鋰合金的性能得到了大大 改善 ,因此 ,含 Sc鋁鋰合金是非常有發(fā)展前景的研 究課

用了低溫三級時效處理 ,保證了 1424合金板材的熱穩(wěn)定性 ,在 85℃空氣中暴露 3000小時以上仍具有較高的斷裂強度和較低的疲勞裂紋擴展速率 ,但 4000小時后 ,斷裂強度降低 17% ,疲勞裂紋擴展速率增加2倍 ,耐蝕性仍保持較高水平。在 300M Pa壓力下不產(chǎn)生晶間腐蝕、分層腐蝕以及腐蝕斷裂。 1424合金板材經(jīng) 0. 8%～1. 2% 預拉伸 ,三級時效處理后 ,形成具有部分再結(jié)晶的纖維狀組織。 這種組織中存在兩種尺寸的再結(jié)晶晶粒 ,即 75μm～150μm長、 15μm～20μm 厚 的晶粒以及 50μm～100μm 長、 15μm～25μm 厚的晶 粒 ,未 再結(jié)晶 的晶粒 5μm～20μm厚[10, 11 ]。 

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