超硬铝合金的微观组织和力学性能的研究 - 副本

图 %" 国产材料工业状态 &’() 超硬铝合金板材的微观组织
（ !）板面" " " " " " " " " " （ #） 纵向剖面" " " " " " " " " " " （ $）横截面
图 *" 国产材料时效状态 &’() 超硬铝合金板材的微观组织
（ !）板面" " " " " " " " " " （ #） 纵向剖面" " " " " " " " " " " （ $）横截面
［ )］ 。 位错阻力越大， 强化效果越明显 （*） 时效态 &’() 超硬铝合金板材的屈服强 度比工业态的要高很多， 这是因为采用合适的时
效处理能够有效地控制第二相的沉淀行为和无析 出带的宽度， 从而使合金具有良好的综合力学性 能。 （+ ） 无论是工业状态还是时效状态 &’() 超 硬铝合金板材， 其纵向延伸率均高于横向延伸率。 时效态 &’() 超 硬 铝 合 金 板 材 仅 分 别 比 工 业 态 &’() 超硬铝合金板材的稍高一些， 但是两者相差 不大， 说明时效处理对国产 &’() 超硬铝合金板 材在相同方向上的延伸率并无显著影响。 （)） 国产 &’() 超硬铝合金板材的纵向抗拉强度 比横向抗拉强度略大， 但相差不多， 而俄罗斯进口 ’,-!" 超硬铝合金板材的横向抗拉强度和纵向抗拉 强度几乎相等， 并且与国产 &’() 超硬铝合金板材的 横向和纵向抗拉强度之间的差别也不大。 （-） 俄罗斯进口 ’,- !" 超硬铝合金板材的 横向、 纵向屈服强度基本相同， 稍高于国产 &’()
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* /0 123 . 435)， ( 6789 /2 . :25) ( ;7<9= /2>? . @3>*
（ ), 6ABBC?C AD <CEAFG5HC 8>?2>CCE2>? ，I4C>@5>? 0>FJ2J3JC AD <CEA>53J2H5B 8>?2>CCE2>?， /25A>2>? I4C>@5>?( ))##+$ ； *, I4C>@5>? K>2LCEF2J@ AD MCH4>ABA?@ ， /25A>2>? I4C>@5>?( ))##*+ ） 34#*%$&*： I3GCE . 45EN>CFF 5B3O2>3O 5BBA@ P5F A>C AD FJE3HJ3E5B O5JCE25BF 3FCN P2NCB@ DAE 52EGB5>C O5>3D5HQ J3EC, 7APCLCE ，J4C N2DDCEC>HC 2> DAEO5R2B2J@ AD 4AOCO5NC 5>N 2OGAEJCN F3GCE . 45EN>CFF 5B3O2>3O 5BBA@ F4CCJF 45F >AJ RCC> HB5E2D2CN, M4C 4AOCO5NC !"#$ 5BBA@ 5>N 2OGAEJCN "&’ !" 5BBA@ P2J4 F2O2B5E H4CO2H5B HAOGAF2J2A> 5>N GEAHCFF2>? FJ5J3F JA J45J AD !"#$ 5BBA@ F4CCJ PCEC H4AFC> 5F JCFJ2>? O5JCE25BF 2> J42F 2>LCFJ2?5Q J2A>, SAE JPA 5B3O2>3O 5BBA@ F4CCJ OCJ5B ，J4C O2HEAFJE3HJ3EC P5F ARFCELCN 、 JC>F2BC JCFJF A> EAAO JCOGCE5J3EC P5F JCFJCN <>N 6AOG5ECN J4C O2HEAFJE3HJ3EC 、 OCH45>2HF H5G5R2B2J@ AD J4C 4AOCO5NC !"#$ 5BBA@ O5JCE25B 5>N 2OGAEJCN "&’ !" 5BBA@ O5JCE25B, -AECALCE，CDDCHJ2LC>CFF DAE 5 ?2LC> GCE2AN AD J2OC CDDCHJCN DAE J4C O2HEAFJE3HQ OCH45>2HF H5G5R2B2J@ AD J4C 4AOCO5NC !"#$ 5BBA@ O5JCE25B 5>N 2OGAEJCN "&’ !" 5BBA@ O5JCE25B JAA, J3EC、 5"16(%.#：F3GCE . 45EN>CFF <B 5BBA@ ；O2HEAFJE3HJ3EC；OCH45>2H5B GEAGCEJ@
’) !( 微观组织分析 图! （ E） 、 （ D） 、 （ F） 所示为国产工业状态 #+"* 超硬铝合金板材的微观组织。由图可见， 在板材 平面上， 国产工业态 #+"* 超硬铝合金的晶粒形 状为等轴状， 除了可比较清晰地观察到晶界外， 也 可发现存在少量第二相，工业态 #+"* 超硬铝合 金的晶粒被拉长， 而且在与轧制方向平行的纵向 剖面， 晶粒被拉长的幅度更大。 图’ （ E） 、 （ D） 、 （ F） 所示为国产时效状态 #+"* 超硬铝合金板材的微观组织。可见， 国产时效态 #+"* 超硬铝合金板材表现出与国产工业态 #+"* 超硬铝合金板材类似的微观组织特征， 即板材平 面上的晶粒形状基本呈等轴状而纵向剖面和横截 面上的晶粒均已被明显拉长， 但国产时效态 #+"* 超硬铝合金板材的微观组织中晶界更加明晰， 且 有大量的细小第二相粒子在晶粒内部析出。 图$ （ E） 、 （ D） 、 （ F） 所示为俄罗斯进口工业态 +,& !" 超硬铝合金板材的微观组织。从图中可 以看到， 其微观组织特征与国产工业态 #+"* 超 硬铝合金板材的并无明显差异。
（* ） 时效处理可以诱发第二相粒子析出， 并 有效地提高国产 !"#$ 超硬铝合金板材的抗拉强 度、 屈服强度以及断裂延伸率。 （+ ） 工业状态下国产 !"#$ 超硬铝合金板材 的抗拉强度和屈服强度与俄罗斯进口 "&’ !" 超 硬铝合金板材的大致相当甚至略高一些， 但其延 伸率略低于进口 "&’ !" 超硬铝合金板材。 参考文献：
’""&年!"月 第 ’’ 卷 第 & 期
沈阳航空工业学院学报 GB793E0 BH :I?3JE35 K3>@L@7@? BH /?9B3E7@LFE0 M35L3??9L35
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文章编号： !""# !$%& （ ’""& ） "& ""!& "$
超硬铝合金的微观组织和力学性能的研究
$( 结论
通过对国产 !"#$ 和俄罗斯进口 "&’ !" 超 硬铝合金的微观组织观察和室温拉伸性能测试， 可得出如下结论： （) ） 国产 !"#$ 和俄罗斯进口 "&’ !" 超硬铝 合金板材平面上的晶粒形状基本为等轴状， 而纵 向剖面和横截面上的晶粒均被明显拉长。
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收稿日期： ’""& "% ’,
作者简介： 李秀华 （ !,;; ） ， 女， 河北抚宁人， 高级工程师
万方数据
Biblioteka Baidu
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" 第 ** 卷
（ !）板面" " " " " " " " " " （ #） 纵向剖面" " " " " " " " " " " （ $）横截面
比强度高、 断裂韧性好、 工艺性能优良等特点而被 广泛应用作结构材料
［ $］
。本课题采用国产 #+"*
与俄罗斯进口 +,& !" 两种超硬铝合金板材， 在相 同的试验条件下对其进行拉伸性能测试、 显微组 织观察， 并对其显微组织和力学性能进行对比， 确 定两种板材力学性能的优劣。
’( 试验结果及分析
( ( 超硬铝合金通常为 /0 1 23 1 45 1 67 系合
［ !， ’］ 。它具有 金， 是一种可热处理强化的铝合金
拉伸至试样断裂， 试验温度为室温， 所采用的应变 速率为 ’ < !" 1 ’ ! = >。利用 4-: -?>@AB9C* 自动数 据采集系统记录相应的拉伸试验数据， 据此确定 出合金的抗拉强度 # D 和屈服强度 #") ’ ； 通过测量 拉伸试样变形前后其标距长度的变化， 计算出相 应的断裂延伸率 $。
超硬铝合金板材的横向屈服强度， 而略低于国产 !"#$ 超硬铝合金板材的纵向屈服强度。 无论是国产 !"#$ 超硬铝合金板材还是 （%） 俄罗斯进口 "&’ !" 超硬铝合金板材， 其纵向延伸 率均高于横向延伸率大， 但俄罗斯进口 "&’ !" 超 硬铝合金板材的延伸率均略高于相同方向上国产 !"#$ 超硬铝合金板材的延伸率。
图 +" 俄罗斯进口材料工业态 ’,- !" 超硬铝合金板材的微观组织
+" 力学性能试验结果与分析
+. %" 室温拉伸试验结果 表 % 所示为工业状态和时效状态国产 &’() 超硬铝合金以及工业状态俄罗斯进口 ’,- !" 超 硬铝合金的室温拉伸试验数据。
表 %" 拉伸试验数据表
抗拉强度 屈服强度 合金牌号及状态 方向 #（ /0!） # （ /0!） # (. * &’() 工业态 &’() 时效态 ’,- !" 工业态 纵向 横向 纵向 横向 纵向 横向 *%2. (+ *((. +2 )&%. )3 )32. 2*(*. 3) *(+. *2 %33. , %-*. + )-,. % )&(. , %&). & %&). 2 延伸率 （1 ） $ *%. (, %-. &2 **. )) %2. 2*). +% %,. 2*
!( 试验材料和方法
!) !( 试验材料 所用试验材料为国产工业状态和时效状态 #+"* 超硬铝合金板材以及俄罗斯进口工业状态 +,& !" 超硬铝合金板材， 其相应的化学 成 分 为 （ 重量百分比） ： &) #8 23， ’) $8 45， !) *$8 67， ") ’8 69， ") ’8 43， 余量 /0。 !) ’( 试验方法及设备 本试验可大致分为： 显微组织观察、 拉伸性能 试验以及两者的差别。 !) ’) !( 显微组织观察 显微组织分析是研究材料内部组织最重要的 方法， 一般要分三个步骤进行： 抛光所截取试样的 表面， 采用适当的腐蚀剂显示表面微观组织， 用显 微镜观察和研究试样表面的微观组织。 !) ’) ’( 拉伸试验 在 6:: 1 &&!"" 型电子万能试验机进行室温
+. *" 室温拉伸性能及分析 （% ） 超硬铝合金的高强度主要来自于晶界强 化和第二相强化， 铝合金基体中细小坚硬而弥散 分布的第二相粒子对位错运动构成障碍， 其障碍 作用比单个溶质原子强， 位错运动必须绕过或切 万方数据 过这些障碍粒子， 这些粒子越多， 分布越均匀， 对
第 ’ 期( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( 李秀华等： 超硬铝合金的微观组织和力学性能的研究( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( )!(
李秀华!，’ ( 陈立佳’ ( 张凌云!
（ !) 沈阳航空工业学院航空宇航学院， 辽宁 沈阳( !!""$* ； ’) 沈阳工业大学， 辽宁 沈阳( !!""’$ ）
摘( 要： 超硬铝合金是飞机制造业中广泛应用的一种结构材料， 但目前对于国产和进口超硬铝合 金板材的组织与性能之间的差异尚不清楚。为此， 针对国产 #+"* 超硬铝合金板材以及具有相同 化学成分的俄罗斯进口 +,& !" 超硬铝合金板材分别进行了微观组织观察、 室温拉伸性能测试， 确定了国产 #+"* 和俄罗斯进口 +,& !" 超硬铝合金板材的室温抗拉强度、 屈服强度、 断裂延伸 率， 并主要针对国产 #+"* 和俄罗斯进口 +,& !" 超硬铝合金板材在工业状态下的微观组织、 室温 力学性能进行了比较。 关键词： 超硬铝合金； 微观组织； 力学性能 中图分类号： -.!!$ 文献标识码： /