多向锻造2A14铝合金组织与力学性能研究

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2A14铝合金属于Al-Cu-Mg系锻造合金,具有强度高、热塑性好、锻造性好、工作温度高、焊接性能好等优点,主要用于制造高载荷工作条件下的锻件,广泛应用于航空航天及民用交通工具等领域。研究这种铝合金锻件成形方法及微观组织的演变规律对于调控该合金锻件的成形具有重要意义。本文采用多向锻造方法对2A14铝合金进行锻造成形,采用OM、SEM、TEM、XRD与室温拉伸等测试手段,研究了合金在均匀化预处理、多向锻造及后续T6热处理过程中的组织与力学性能变化规律。主要结论如下:(1)2A14铝合金铸态组织由粗大的αr-Al基体和分布于晶界及其交汇处的片状Al2Cu相与骨骼状FeMnSiAl6脆性相构成,存在较为严重的偏析现象;铸态2A14铝合金适宜的均匀化工艺制度为485-℃/12h。基于主要合金元素Cu在相邻枝晶间的扩散规律,建立2A14铝合金的均匀化动力学方程,由此得到最优的均匀化制度为485~490℃/13.6h,与实验结果基本吻合。(2)多向锻造过程中2A14铝合金的微观变形组织受到变形温度与累积变形量的影响。在300℃-350℃范围内进行累积变形量为2.4的多向锻造时,随着变形温度的提高,合金中的软化机制由动态回复向动态再结晶转变,位错密度逐渐降低,亚晶粒尺寸增加;在350℃、累积变形量为0.4~7.2范围内进行多向锻造变形时,随着累积变形量的增加,合金晶粒逐渐细化,位错密度呈现出先增大后减小的趋势;多向锻造过程中第二相粒子的动态析出,能够有效地阻碍位错的运动,使再结晶晶粒在变形过程中稳定存在。2A14铝合金在变形过程中主要发生连续动态两种再结晶。(3)对多向锻造后的试样进行T6热处理,变形过程中形成的回复组织发生非连续再结晶。较低温度及较高累积变形量的变形条件下,2A14铝合金经T6热处理后更容易获得细小的、具有大角度晶界的等轴状再结晶晶粒,合金获得良好的室温拉伸力学性能;其中变形温度为350℃、累积变形量为3.6时,经T6热处理后,2A14铝合金的室温力学性能为:σb=505MPa,σ0.2=435MPa, δ=16.8%,硬度值为178HV1.0。
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