Al-4Cu-1.3Mg-0.9Si合金的析出强化行为

曾延琦， 王 锋， 熊柏青， 张永安， 李锡武， 李志辉， 刘红伟

（北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室，北京 100088）

Al-Cu-Mg系铝合金（2000系）由于其较高的强度和良好的耐热性能，长期以来作为重要的结构材料广泛应用于航空航天等领域。随着新一代战机和超音速运输机的发展，其高巡航速度将使机身蒙皮的长期工作温度提高到150℃以上［1］。目前获得广泛应用的2x24，2618，2D70等Al-Cu-Mg系耐热铝合金的长期使用温度均在150℃以下，难以满足超音速航空器材料的耐热性能要求［2，3］。为了充分挖掘Al-Cu-Mg系合金的潜能使其满足超音速航空器材料对耐热性能等的要求，可以通过合金化设计、喷射成形、粉末冶金等方法。在合金化方面主要是通过在Al-Cu-Mg系合金中优化合金成分、添加微量合金元素如 Ag，Si，Ti，Zr和稀土元素，改善合金的综合力学性能［4～6］。

Al-Cu-Mg系合金是典型的时效强化型铝合金，其性能主要取决于析出相的种类、数量、大小、分布等微观组织特征。研究表明在Al-Cu-Mg合金中添加适量的Si能减少空位和位错数量、促进多原子团簇的形成，进而影响合金中各析出相（如S相、Ω相、σ 相等）析出的热力学条件［7～10］。为此，本研究在总结前人的研究基础上，通过优化Cu/Mg比，Mg/Si比［11～14］，设计了 Al-4Cu-1.3Mg-0.9Si合金，研究了合金的时效析出行为及其力学性能。

1 实验

实验合金的化学成分（质量分数/%，下同）为:Al-4Cu-1.3Mg-0.9Si。采用水冷金属模铸造，铸锭直径为200mm。合金铸锭经均匀化热处理后，热挤压成截面为102mm×25mm的板带。固溶制度采用500℃，3h，水淬;随后在不同温度（160℃，190℃，20℃）下进行单级时效，时效时间为0～48h。……