高強鋁合金鑄態組織中的li

li是自然界最輕微的金屬，密度僅為0.534g/cm。近年來針對鋁鋰合金和7系鋁合金,學界已經做出了大量的研究1u3000制備試樣實驗用鋁鋰合金成分見表1。首先將合金在保護氣氛爐中熔煉并澆鑄成鑄錠,經過450℃×24h均勻化處理,將均勻化后鑄錠切塊軋制。軋制參數為:軋制溫度415℃,軋制速度3.8m/s,道次壓下量1mm,道次間保溫5min,總計進行80%變形量熱加工,最后進行總計30%的冷軋變形。軋板經過450℃×90min+465℃×40min+475℃×20min三級固溶水淬后,在120℃電阻爐中放置24h進行人工時效處理,通過使用X射線反射法繪制極圖和ODF截圖來進行織構分析,將熱處理好的板材沿著軋制方向切取拉伸試樣,進行室溫拉伸實驗;最后用密度儀測量合金密度。2結果與分析2.1非平衡連鎖劑的成分顯微組織圖1為均勻化后的鋁合金鑄態金相組織圖。圖1(a)是較為典型的高強鋁合金鑄態組織,晶粒為較為清晰的等軸晶狀,晶粒大小呈不均勻分布,在晶界處有著一定數量的共晶非平衡相,存在著元素偏析的情況。與圖1(a)相比,添加Li元素后合金鑄態組織出現了嚴重的枝晶網絡,同時還存在著嚴重的偏析現象。圖2是合金均勻化后的鑄態SEM顯微組織圖及EDS能譜分析,合金的SEM微觀組織圖基本與金相組織圖一致,兩種合金組織中均存在著不同程度的元素富集。添加Li后,合金的枝晶網絡變得愈加明顯,非平衡共晶相數量也隨之增多,成分偏析更為嚴重。由圖2(a)可以發現,不含Li的高強鋁合金鑄態組織晶界處存在的少量的塊狀的非平衡共晶相,其主要由Al及少量的Zn原子構成。由圖2(b)可以看出,含Li的高強鋁合金鑄態組織中這些非平衡共晶相主要含有Al和Cu,因而說明添加Li后會產生Cu原子偏聚的現象。圖3是合金均勻化態XRD圖。由圖3可見,不含Li的合金只出現了Al峰,含有1%Li(質量分數)的合金除Al峰外還出現了Li在熔體凝固結晶的過程中,熔體在固-液界面存在負的溫度梯度,然后沿某一方向形成樹枝晶圖4是合金經軋制變形后的T6態金相組織。從圖中可以看出經過變形后,合金的鑄態組織已經消失,取而代之的是變形態的組織,相比于鑄態組織,變形態組織顯得更加均勻。圖4(a)是不含Li的合金T6態組織,可見經過軋制變形后,金屬會朝著變形的方向流動,形成了纖維狀的組織,晶粒也在軋制外力下被拉長。圖4(b)是含有1%Li(質量分數)的T6態合金組織,其組織還是以軋制后形成的纖維狀組織為主,但與圖4(a)不同的是組織內出現了一些較為明顯的細小的再結晶晶粒,同時相比于圖4(a)沿著軋制方向分布的黑色粗大的第二相粒子數量增多且分布更加密集,這些原本在鑄態聚集起來的連續第二相在軋制外力、晶粒變形的作用下破碎的愈加明顯,合金的顯微組織得到了較為明顯的細化。對于含有1%Li(質量分數)的變形時效態合金,密集的第二相粒子在形成大量畸變區域的同時會釘扎大角度晶界,降低晶界的遷移能力圖5是鋁合金軋制后T6態的XRD衍射圖譜。由圖5可見,不含Li的T6態合金除了Al峰外還出現了MgZn2.2密度下降了2.3%圖6是高強鋁合金T6態的密度變化圖。從圖中可以看出,增加1%Li(質量分數)后,合金密度下降了約3%。圖7是高強鋁合金板材T6態力學性能圖。從圖中可以看出添加Li后抗拉強度和伸長率下降。不含Li的合金強度為606MPa,伸長率為11.6%;含1%Li的合金強度為596MPa,伸長率為8%。高強鋁合金是一種典型的時效強化合金,其起主要強化作用的是MgZn2.3晶粒面為硬脆材料的pla圖8是含有1%Li的鋁合金T6態極圖。極圖中RD表示軋制方向,TD表示軋制面的截面方向,ND表示軋制面的法線方向,等密度線越密集則極密度越大,即合金中存在著更多的該極點對應的晶體學取向。圖8可以看出,合金在經過軋制后,大量的極點聚集在(011)面上,這表明板材中大多數的晶粒的(011)面平行于軋面,因此主要形成了平行于軋面的黃銅型{011}<211>B織構。9是含有1%Li(質量分數)的鋁合金T6態ODF取向圖。由于極圖本身是以二維的形式來描述晶體在三維空間的取向,為了更加準確的來描述晶體取向,采用由極圖計算得到的ODF三維空間取向函數。ODF圖采用恒φ合金在經過軋制后,黃銅型B織構、S織構、銅型C織構形成了面心立方晶體中存在的典型的軋制織構,此外還有少量的再結晶立方織構Cube{001}<100>,這表明合金組織中主要存在著大量的變形晶粒,其次有一些再結晶晶粒。合金的再結晶晶粒取向與變形態晶粒取向存在著一定的熱力學關系,由于再結晶立方織構{001}<100>與S織構{213}<634>擁有著40°<111>的取向關系,在這種取向關系下,晶界具有最快的移動速率3高強鋁合金的再結構化(1)在高強鋁合金里添加1%Li(質量分數)后的鑄態組織中會出現嚴重的枝晶網絡并引起Cu原子的偏聚,從而產生Li(2)在高強鋁合金中添加1%Li(質量分數)能夠使得合金的密度下降3%左右。同時添加Li后由于強化相數量減少以及出現的大量粗大粒子使得合金力學性能變差,強度