2195鋁鋰合金熱處理制度工藝研究

張輝玲，姜 鵬，王春暉，王金花，趙國奇

（黑龍江省哈爾濱市平房區(qū)東北輕合金有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

鋁鋰合金是航空、航天等國防重點領域的主要合金，由于其強度高，密度比傳統(tǒng)鋁合金更低等諸多優(yōu)勢，得到的廣泛的應用。為了盡快實現(xiàn)2195鋁鋰合金型材工業(yè)化生產，本研究通過對2195熱處理制度的研究，最終確定了2195鋁鋰合金的熱處理制度。

1 試驗材料及試驗方案

1.1 試驗材料

試驗材料采用2195鋁鋰合金鑄錠，擠壓成棒材坯料，最后擠壓成型材成品。

1.2 試驗方案

（1）淬火制度。根據有關資料，2195鋁鋰合金的淬火溫度應該在505℃，本試驗針對該溫度區(qū)間，摸索制度，以505℃為基礎，上下各10℃區(qū)間，即495℃，505℃，515℃三個溫度區(qū)間。時效統(tǒng)一采用165℃，24h進行時效。

（2）時效制度。時效工藝是影響2195鋁鋰合金最主要的因素，根據相關資料，各研究的制度均不相同，本研究根據資料選擇時效溫度155℃、165℃、175℃，時效時間24h、30h、36h、42h進行正交試驗研究。

（3）張力矯直對型材力學性能影響研究。按照國外2195鋁鋰合金板材的研究成果來看，張力變形對2195鋁鋰合金的力學性能有較大的影響。本工藝研究對型材張力矯直工藝進行研究。其中重點對比沒有拉伸狀態(tài)，即T6狀態(tài)，正常型材拉伸狀態(tài)2.0%～3.0%；加大拉伸量3.0%～4.0%。對比拉伸工藝對型材力學性能的影響。

2 試驗結果與分析

2.1 淬火工藝的確定

淬火是成品的固溶過程，其結果直接影響時效后產品的力學性能，在不考慮拉伸等因素影響，直接通過時效工藝預判淬火工藝的合理性。根據多數(shù)資料的介紹的時效工藝，時效統(tǒng)一采用165℃，24h進行時效，其實驗結果見表1，通過表1分析來看，淬火溫度達到495℃以后，其基本熱出現(xiàn)后的效果差不多，而505℃略高于495℃，515℃與505℃基本一致。因此，固溶溫度選用505℃，而保溫時間按照GJB 1694型材的最大壁厚來確定。

表1 不同淬火工藝的性能指標

2.2 時效工藝和拉伸工藝的確定

時效工藝是影響2195鋁鋰合金最主要的因素，為了便于分析我們見實驗結果圖示化，具體結果見圖1～圖3。

在分析結果時，我們發(fā)現(xiàn)熱處理工藝與拉伸工藝需要結合來分析，其對2195鋁合金型材的工藝是有綜合影響的。

圖中的拉伸量3%即為2.0%～3.0%，拉伸量4%即為3.0%～4.0%，沒有拉伸的就是T6狀態(tài)。

通過圖1和圖2分析，我們可以看出，有拉伸和沒有拉伸的型材強度影響非常大，在沒有拉伸的條件下，很難達到預定目標的強度指標。通過圖1分析，以3%，4%的拉伸量的型材來看，其力學性能基本接近，而采用大拉伸量4%的最高強度可以達到604Mpa，而采用3%拉伸量的條件下，時效的對強度有一定影響，即當時效時間為24h的時候其強度明顯低于與30h，而當時效時間達到30h時，強度隨時間的變化不大，但當時效時間達到42h時，其強度略有下降。而時效溫度整體上來看，155℃和165℃都可以達到良好的強度指標，但當時效溫度達到175℃時，其強度明顯下降。因此，對于抗拉強度來說，時效溫度應該選擇在155℃或165℃，時效時間應該在30h～36h比較合理。

圖1 時效制度對抗拉強度影響

相比抗拉強度曲線，規(guī)定非比例延伸強度曲線更加明顯的反映了，時效溫度和時效時間對力學性能的影響。其結果與抗拉強度一致，因此，時效溫度應該選擇在155℃或165℃，時效時間應該在30h～36h比較合理。

圖2 時效制度對規(guī)定非比例延伸強度影響

拉伸工藝對斷后伸長率來說，是影響比較復雜的，在低溫時效是，其沒有拉伸的型材延伸率非常高，但當達到高溫時，拉伸工藝則對延伸率產生了有利的影響，如圖3所示。綜合分析來看，4%的拉伸量的延伸率是明顯低于3%拉伸率的。而時效溫度和時效時間的影響趨勢是與強度指標基本一致。

圖3 時效制度對斷后伸長率影響

綜上，根據設計需求的指標來看，我們最合理的時效工藝為，時效溫度155℃，時效保溫時間為30h～36h。拉伸工藝選擇2.0%～3.0%的拉伸。

3 結論

（1）2195鋁鋰合金最佳的熱處理工藝為：淬火溫度505℃，時效溫度155℃，時效保溫時間30h。

（2）張力拉伸對合金的抗拉強度，規(guī)定非比例延伸強度影響較大，合理的拉伸工藝為拉伸量控制在2.0%～3.0%。