D01:10.13374.isml00103x.2008.06.006 第30卷第6期 北京科技大学学报 Vol.30 No.6 2008年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jum.2008 热暴露对Al Cu Mg Ag合金组织和性能的影响 夏卿坤l2)刘志义)李云涛)胡冠呈) 刘延斌1) 1)中南大学材料科学与工程学院，长沙4100832)长沙学院机电工程系，长沙410003 摘要研究了A-C一Mg一Ag合金经时效处理165℃×2h(欠时效态)后，在不同温度(150~300℃和不同时间(0一 1000)热暴露后的显微组织和性能.结果表明：在150℃热暴露下，随时间延长，其剩余强度先上升后下降，强度峰值出现在 100h,在1000h后合金力学性能相对欠时效态无明显下降：在200~300℃热暴露时，合金的强度随时间的延长而下降，延伸 率随着时间的延长而增大：在300℃热暴露时，合金的强度明显下降，暴露10h后其抗拉强度为2725MPa,100h后其抗拉强 度降至1145MPa.欠时效状态的合金组织主要为均匀细小分布Ω相：随着暴露温度的升高，Q相长大并粗化，晶界无析出带 (PFZ☑变宽. 关键词铝合金：欠时效：热暴露：显微组织：力学性能 分类号TG146.21 Effect of thermal exposure on the microstructure and properties of Al-Cu-Mg-Ag alloy XIA Qingkun2,LIU Zhiyi.LI Yuntao.HU Guanyu?,LIU Yanbin) 1)Collge of Materials Science and Engineering.Central South University.Changsha 410083.China 2)Department of Mecharical and Electrical Engineering.Changsha University.Changsha 410003.China ABSTRACT The microstructure and mechanical properties of an A-Cu-MgAg alloy aged at 165 C were investigated.and the un- derage (165 CX 2h)samples were subjected to thermal exposure at 150,200,250 and 300 C for 0 to 1000h.The esults indicate that at the exposure temperature of 150C.the residual strength of underage samples appears to increase first and then decrease,and the peaking strength is obtained w hen lasting for 100h.The change in elongation of the samples has the same tendency as the change in residual strength.Compared with underage condition,the mechanical poperties of the samples have no obvious variation after the 150 C1000h exposure,and thus the alloy represents a superior heat resistance ability.With prolonging exposure time and increasing temperature.the residual strength of the samples appears to decrease and the elongation appears toincreae at 200.250.and 300C. The residual strength of the samples obviously decrease at the exposure temperature of 300C.and the tensile strength of the samples after the 10h exposure is 272 5M Pa decreasing to 114 5 MPa after the 100 h exposure.At all examined temperatures the plate thickening shows a linear dependence on time.With increasing exposure temperature,the plate thickening kinetics greatly increases and the precipitation free zones broaden in grain boundary. KEY WORDS aluminum alloy;underaged:thermal exposure:microstmucture;mechanical properties 近几十年来，人们在航空应用材料领域，通过合 下一代超音速协和飞机联合开发的A一C一Mg一Ag 金化设计、形变热处理等方法，开发出一系列能用传 系列合金，其耐热性能要比现在使用的2618、2124 统治金铸造法制备的高强耐热铝合金，尤其是国外 等铝合金优异得多，可以满足下一代超音速飞机以 提出的一种新型A1C一Mg一Ag合金己经从强化 及超音速巡航导弹的使用要求刂.该系列合金有着 机理的研究进入了实际应用的开发.英、法两国为 广阔的应用前景，成为国内外材料工作者关注的焦 收稿日期：2007-03-29修回日期：2007-05-15 点10.现代喷气飞机对材料往往有一定的使用温 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(N.2005CB623705 度要求：当马赫数在25以下时，空气动力热温度低 一04) 于150℃当马赫数达到26~2.7时飞机表面温度 作者简介：夏卿坤(1963一)，男.博士研究生：刘志义(1962一)，男， 可达220~230℃.材料在高温下长时间使用，合金 教授，博士，E-maik liuzhiyi m ail.csu.cdu.m热暴露对 Al-Cu-Mg-Ag 合金组织和性能的影响 夏卿坤1, 2) 刘志义1) 李云涛1) 胡冠昱2) 刘延斌1) 1) 中南大学材料科学与工程学院, 长沙 410083 2) 长沙学院机电工程系, 长沙 410003 摘 要 研究了 Al-Cu-Mg-Ag 合金经时效处理 165 ℃×2 h( 欠时效态) 后, 在不同温度( 150 ～ 300 ℃) 和不同时间( 0 ～ 1 000 h) 热暴露后的显微组织和性能.结果表明:在 150 ℃热暴露下, 随时间延长, 其剩余强度先上升后下降, 强度峰值出现在 100 h, 在 1 000 h 后合金力学性能相对欠时效态无明显下降;在 200～ 300 ℃热暴露时, 合金的强度随时间的延长而下降, 延伸 率随着时间的延长而增大;在 300 ℃热暴露时, 合金的强度明显下降, 暴露 10 h 后其抗拉强度为 272.5 MPa, 100 h 后其抗拉强 度降至 114.5M Pa.欠时效状态的合金组织主要为均匀细小分布 Ψ相;随着暴露温度的升高, Ψ相长大并粗化, 晶界无析出带 ( PFZ) 变宽. 关键词 铝合金;欠时效;热暴露;显微组织;力学性能 分类号 TG146.2 +1 Effect of thermal exposure on the microstructure and properties of Al-Cu-Mg-Ag alloy X IA Qingk un 1, 2) , LIU Zhiyi 1) , LI Yuntao 1) , HU Guanyu 2) , LIU Yanbin 1) 1) College of Materials Science and Engineering, Cen tral Sou th University, Changsha 410083, China 2) Department of Mechani cal and Electrical Engineering, Changsha University, Changsha 410003, China ABSTRACT The microstructure and mechanical properties of an Al-Cu-Mg-Ag alloy aged at 165 ℃ were investigated, and the un￾derage ( 165 ℃×2 h) samples were subjected to thermal exposure at 150, 200, 250 and 300 ℃ for 0 to 1 000 h .The results indicate that at the exposure temperature of 150 ℃, the residual strength o f underage samples appears to increase first and then decrease, and the peaking streng th is obtained w hen lasting for 100 h .The chang e in elongation of the samples has the same tendency as the change in residual strength .Compared with underage co ndition, the mechanical pro perties of the samples have no obvious variation after the 150 ℃/ 1000 h exposure, and thus the alloy represents a superio r heat-resistance ability.With prolonging exposure time and increasing temperature, the residual streng th of the samples appears to decrease and the elong atio n appears to increase at 200, 250, and 300 ℃. The residual strength of the samples obviously decrease at the exposure tempera ture of 300 ℃, and the tensile streng th of the samples after the 10 h exposure is 272.5M Pa decreasing to 114.5 MPa after the 100 h ex posure.At all ex amined temperatures the Ψplate thickening shows a linear dependence on time.With increasing exposure temperature, the Ψplate thickening kinetics g reatly increases and the precipitation free zones broaden in grain boundary . KEY WORDS aluminum alloy;underaged ;thermal exposure;microstructure;mechanical properties 收稿日期:2007-03-29 修回日期:2007-05-15 基金项目:国家重点基础研究发展计划资助项目( No .2005CB623705 -04) 作者简介:夏卿坤( 1963—) , 男, 博士研究生;刘志义( 1962—) , 男, 教授, 博士, E-mail:liuzhiyi @m ail.csu.edu.cn 近几十年来, 人们在航空应用材料领域, 通过合 金化设计 、形变热处理等方法, 开发出一系列能用传 统冶金铸造法制备的高强耐热铝合金 .尤其是国外 提出的一种新型 Al -Cu-Mg -Ag 合金已经从强化 机理的研究进入了实际应用的开发.英 、法两国为 下一代超音速协和飞机联合开发的 Al-Cu-Mg-Ag 系列合金, 其耐热性能要比现在使用的 2618 、2124 等铝合金优异得多, 可以满足下一代超音速飞机以 及超音速巡航导弹的使用要求 [ 1] .该系列合金有着 广阔的应用前景, 成为国内外材料工作者关注的焦 点[ 2-10] .现代喷气飞机对材料往往有一定的使用温 度要求 :当马赫数在 2.5 以下时, 空气动力热温度低 于 150 ℃;当马赫数达到 2.6 ～ 2.7 时飞机表面温度 可达 220 ～ 230 ℃.材料在高温下长时间使用, 合金 第 30 卷 第 6 期 2008 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .30 No.6 Jun.2008 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2008.06.006