0 前言

Al-Li合金（主要是Al-Cu-Li系）是航空航天领域最引人注目的合金[1～3]。开发的第三代Al-Li合金已经成功地应用在航空航天结构件上。许多高强度的第三代Al-Li合金，如2050、2070、2195和2055合金等，其Cu和Li的含量一般都分别在3.2%～4.2%和0.7%～1.4%的范围内。此外，对于有特定合金牌号的Al-Li合金而言，由于在生产过程中对Cu、Li含量不同的控制，会使得其Cu/Li比例可能在一个较大的范围内变化，从而导致合金微观组织的变化，最终使得合金的强度在较大范围内波动。基于上述考虑，本文研究了Cu、Li含量和Cu/Li比例对Al-(3.2～3.9)Cu-(0.8～1.4)Li-X合金（Cu、Li含量与2050合金类似）的时效析出行为的影响，其目的在于通过控制合金成分来优化合金的微观组织结构。

1 实验

共制备了7种含Mg、Ag、Mn和Zr等元素的Al-Cu-Li系合金，其Cu、Li含量和Cu/Li比例如表1所示。合金其它成分包括0.4Mg、0.4Ag、0.3Mn和0.1Zr（质量分数，%）。

 

表1 实验Al-Cu-Li-X合金的Cu、Li含量（质量分数/%）

  

编号Cu Li Cu/Li 1#2#3#4#5#6#7#3.26 3.28 3.21 3.56 3.59 3.63 3.94 0.79 1.07 1.4 0.79 1.02 1.35 0.9 4.13 3.07 2.29 4.51 3.52 2.69 4.38

铸锭经均匀化处理后，热轧、冷轧至2mm厚度。冷轧板材经固溶和室温水淬处理后进行T8时效处理。T8时效处理为6%冷轧预变形之后于155℃进行不同时间的人工时效。

采用Tecanai G220型透射电镜（TEM）进行合金时效析出相的观察。TEM试样采用双喷电解抛光仪制备，双喷液为75%的甲醇和25%的硝酸。电解抛光温度为-40～-20℃，电压为15～30 V，电流为70～95 mA。

1.3.1 CU检测 采用CU检测右心房舒张末期面积(RAA)、右心室舒张末期前后径(RVDd)、下腔静脉塌陷率(ΔIVC)指标，探头型号为M5S，频率(3.0±1.5)MHz，仪器型号Vivid E9，美国GE公司。

2 结果与讨论

综合其它三个合金（1#、2#和7#）的微观组的体积分数增加l ，而θ'相的尺寸和数密度都逐渐织观察（TEM照片略），表2综合展示了7个合金析出相的类型及其随时效时间的变化。可以发现1个明显的现象：由于Cu/Li比例的差异，T1相和θ'相随时效时间的演化规律不相同。对于2#、3#、5#、6#和7#合金，随时效时间从32 h延长至120 h，T1相降低。而对于1#和4#合金，尤其是4#合金，随时效时间的延长，T1相的变化较小，而θ'相的体积分数（数密度和尺寸）增加。而且4#合金微观组织的演化也不同于Cu/Li比例接近的2195 Al-Li合金 （Al-4.0Cu-1.0Li-0.4Mg-0.4Ag-0.12Zr） [4]。

 

  

图1 3#Al-Li合金时效32 h和120 h时的SAED谱和TEM暗场像照片

  

图2 6#Al-Li合金时效32 h和120 h时的SAED谱和TEM暗场像照片

 

Cu/Li比例为2.69的6#合金时效32 h和120 h的SAED花样和TEM暗场像照片如图2所示。时效32 h时，[100]Al和[112]AlSEAD谱以及<100>Al和<112>Al方向的TEM暗场像照片均表明其析出相包括一定量的 θ'相和 δ'相（图2（a）），大量的T1相和少量的S'相（图2（b））。时效120 h时，从<100>Al入射方向TEM暗场像中可以观察到θ'相的数量和尺寸都明显降低，且δ'相几乎消失（图2（c））。同时从<112>Al入射方向TEM暗场像中可以观察到T1相的析出数量增多，而S'相由于其析出数量过少不能确定其变化（图2（d））。

各组锁骨下动脉狭窄患者盗血程度的比较见表2。合并椎动脉狭窄性病变组各亚组间（同侧椎动脉狭窄性病变组、对侧椎动脉狭窄性病变组、双侧椎动脉狭窄性病变组）盗血程度的两两比较均无统计学意义（P＞0.05）。而合并椎动脉狭窄性病变组及各亚组分别与对照组比较，Ⅱ期与Ⅲ期盗血所占比例均明显低于对照组（P＜0.05）。

 

  

图3 6#Al-Li合金时效32 h和120 h时的SAED谱和TEM暗场像照片

即便是慕容家的一个丫鬟，恐怕对美食的理解都超过了小地主家的闺女黄蓉。阿碧姑娘出场时，是从江南湖面划船而来，她唱的是唐宋词，住的是 “琴韵小筑”，做的几道点心——玫瑰松子糖、茯苓软糕、翡翠甜饼和藕粉火腿饺，都形状精雅，像是艺术品。

Cu/Li比例最高（4.51）的4#合金时效32 h时，其SAED谱和TEM暗场像照片均表明合金中存在一定数量的θ'相，大量的T1相和少量的S'相（图4（a）、（b））。随着时效时间延长至120 h，[100]AlSAED谱中θ'相的斑点强度明显提高，θ'相的析出数量增多，尺寸显著增大（见图4（c））。同时，T1相和S'相的析出数量和尺寸大小没有明显的变化（图4（d））。

 

  

图4 4#Al-Li合金时效32 h和120 h时的SAED花样和TEM暗场像照片

时效32 h和120 h时，Cu/Li比例最低（2.29）的3#合金的SAED谱和TEM暗场像照片如图1所示。由[100]Al-SAED谱和<100>Al方向TEM暗场像（图1（a））可知，合金中有大量的θ'相和δ'相析出。同时，在[112]Al SAED谱中存在较为明显的T1相斑点和S'相芒线，相应地在<112>Al方向TEM暗场像中可以观察到大量的T1相和S'相的析出（图1（b））。当时效时间延长至120 h时，[100]AlSAED谱中 δ'相和 θ'相的斑点强度都有所减弱，相应地<100>Al方向TEM暗场像中观察到的 δ'相和θ'相的析出数量较少，尺寸较小（图1（c））。但时效120 h时T1相的析出数量增加，S'相的析出数量显著降低（图1（d））。

5#合金的Cu/Li比为3.52，其时效32 h和120 h时的SAED花样和TEM暗场像照片如图3所示。时效32 h时，其衍射斑点中θ'相和T1相的斑点强度较高，相应地在<100>Al方向和<112>Al方向的TEM暗场像中分别可以观察到大量的θ'相和T1相的析出（图3（a）、（b））。同时，[112]AlSEAD花样中存在有S'相的芒线。需要指出的是，在[100]AlSAED花样中没有发现δ'相的斑点。随着时效时间延长至120 h，θ'相的斑点强度有所减弱，对应的θ'相析出数量和尺寸都明显降低（图3（c））。此外，T1相的析出数量和体积分数都明显增加（图3（d））。同样的，依然有少量的S'相的存在，但其析出量随时效时间的变化难以确(定c)。

 

表2 Al-Li合金时效不同时间时析出相的演化

  

注：括号表示相应析出相的体积分数非常小

 

与时效32 h时的数量对比T1相有微小的变化，θ'相没有减少T1相增多，θ'相减少T1相增多，θ'和 δ'相减少T1相有微小的变化，θ'相增多T1相增多，θ'相减少T1相有微小的变化，θ'相没有减少，δ'相消失T1相有微小的变化，θ'相有少量减少析出相（时效120 h）析出相T1+θ'+(S')T1+θ'+(S')T1+θ'+δ'+(S')T1+θ'+(S')T1+θ'+(S')T1+θ'+(S')T1+θ'+(S')T1+θ'+δ'+S'T1+θ'+(S')T1+θ'+(S')编号 1#析出相（时效32 h）[112]Al 2#3#4#5#6#T1+θ'+(δ'+S')T1+θ'+(S')7#T1+θ'+(S')T1+θ'+(S')

以上结果表明，对于某一特定牌号的Al-Li合金（如2050），其合金化元素的含量有一个标准的范围，但由于含量变化范围较大，合金析出相的演化可能会有很大的差异。

3 结论

研究证明了T8时效处理时Cu和Li含量对Al-(3.2～3.9)Cu-(0.8～1.4)Li-0.4Mg-0.4Ag-0.3Mn-0.1Zr合金时效析出行为和强度的影响。

坚持以问题为导向，针对不同问题，根据不同对象需求，设置不同的实战培训课程，打造形式多样、富有特色的培训模式。

Cu/Li比例会影响析出相的演化。延长时效时间会降低Cu/Li比例较低合金中θ'相的数量和尺寸，但导致Cu/Li比例较高的合金中θ'相的数量和尺寸增加。

参考文献

[1]TERRONES L AH，MONTEIRO SN.Composite precipitates in a commercial Al-Li-Cu-Mg-Zr alloy[J].Mater Charact， 2007， 58(2)：156-161

[2]IMMARIGEON JP， HOLT RT， KOUL AK， ZHAO L， WALLACE W， BEDDOES JC.Lightweight materials for aircraft applications[J].Mater Charact， 1995， 35(1)：41-67

[3]PICKENS JR， HEUBAUM FH， KRAMER LS， LANGAN TJ.Ultrahigh strength Al-Cu-Li-Mg alloys[P].USA，5259897，1993-11-09

[4]JIANG N， GAO X， ZHENG ZQ.Microstructure evolution of aluminum-lithium alloy 2195 undergoing commercial production[J].Trans Nonferrous Met Soc China，2010， 20(5)：740-745