Li含量对Al-Mg-Si合金时效析出行为的影响
2021-06-24杨晓琨熊柏青李锡武闫丽珍李志辉张永安李亚楠
杨晓琨,熊柏青,李锡武,闫丽珍,李志辉,张永安,李亚楠,温 凯
(1 有研科技集团有限公司 有色金属材料制备加工国家重点实验室,北京 100088;2 有研工程技术研究院有限公司,北京 101407;3 北京有色金属研究总院,北京 100088)
Al-Li合金凭借其低密度、高的比强度和比刚度等特征,自20世纪50年代诞生以来一直受到航空航天和军工材料领域的青睐[1-2]。目前被广泛使用的是第三代Al-Li合金,即Al-Cu-Li系列合金。这一系列合金的特点是增加Cu含量减少Li含量,获得高的Cu/Li比,并添加微量的Mg,Zr,Sc等元素调控显微组织,而其时效阶段析出的亚稳态强化相包括T1-Al2CuLi,θ′-Al2Cu,δ′-Al3Li等相[3-5]。然而,由于Cu含量的增加,使得原本通过添加Li元素以达到减重的效果被大幅度减弱,导致这一系列合金的密度大约在2.7 g/cm3,与传统的7×××系和2×××系铝合金相比没有了明显的优势[6]。
Al-Mg-Si合金或者Al-Mg-Si-Cu合金,在变形铝合金中也被称为6×××系合金,具有中等强度、低密度以及优异的成形性和耐蚀性,被大量应用在建筑材料和汽车制造领域[7-8]。Al-Mg-Si系合金峰时效过程中析出的针状β″-Mg2Si相是其最主要的强化相,在{100}α面上沿〈100〉α方向生长[9]。如果以Al-Mg-Si合金作为基础合金添加Li元素,并使Li元素含量达到主合金元素含量水平,那么在时效过程中就可能会形成球状的δ′-Al3Li相和针状的β″-Mg2Si相双相析出强化。这样一方面可以提高合金的力学性能,特别是可以增强Al-Mg-Si合金的弹性模量[10];另一方面由于Al-Mg-Si合金自身密度较低,添加Li元素后可以进一步降低合金的密度,从而获得更大的减重效果以及更高的比强度和比刚度。……
