Al-4Cu-1.3Mg-0.9Si合金的析出強化行為

曾延琦， 王 鋒， 熊柏青， 張永安， 李錫武， 李志輝， 劉紅偉

（北京有色金屬研究總院有色金屬材料制備加工國家重點實驗室，北京 100088）

Al-Cu-Mg系鋁合金（2000系）由于其較高的強度和良好的耐熱性能，長期以來作為重要的結(jié)構(gòu)材料廣泛應用于航空航天等領(lǐng)域。隨著新一代戰(zhàn)機和超音速運輸機的發(fā)展，其高巡航速度將使機身蒙皮的長期工作溫度提高到150℃以上［1］。目前獲得廣泛應用的2x24，2618，2D70等Al-Cu-Mg系耐熱鋁合金的長期使用溫度均在150℃以下，難以滿足超音速航空器材料的耐熱性能要求［2，3］。為了充分挖掘Al-Cu-Mg系合金的潛能使其滿足超音速航空器材料對耐熱性能等的要求，可以通過合金化設(shè)計、噴射成形、粉末冶金等方法。在合金化方面主要是通過在Al-Cu-Mg系合金中優(yōu)化合金成分、添加微量合金元素如 Ag，Si，Ti，Zr和稀土元素，改善合金的綜合力學性能［4～6］。

Al-Cu-Mg系合金是典型的時效強化型鋁合金，其性能主要取決于析出相的種類、數(shù)量、大小、分布等微觀組織特征。研究表明在Al-Cu-Mg合金中添加適量的Si能減少空位和位錯數(shù)量、促進多原子團簇的形成，進而影響合金中各析出相（如S相、Ω相、σ 相等）析出的熱力學條件［7～10］。為此，本研究在總結(jié)前人的研究基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化Cu/Mg比，Mg/Si比［11～14］，設(shè)計了 Al-4Cu-1.3Mg-0.9Si合金，研究了合金的時效析出行為及其力學性能。

1 實驗

實驗合金的化學成分（質(zhì)量分數(shù)/%，下同）為:Al-4Cu-1.3Mg-0.9Si。采用水冷金屬模鑄造，鑄錠直徑為200mm。合金鑄錠經(jīng)均勻化熱處理后，熱擠壓成截面為102mm×25mm的板帶。固溶制度采用500℃，3h，水淬;隨后在不同溫度（160℃，190℃，20℃）下進行單級時效，時效時間為0～48h。……