[发明专利]一种通过长期低温时效处理提高Al-Cu-Li合金力学性能的方法

说明书

一种通过长期低温时效处理提高Al‑Cu‑Li合金力学性能的方法，其特征是针对应变时效态(T8态)的Al‑Cu‑Li合金在60～120℃之间某一温度进行长期低温时效(50～5000h),诱发T₁板条间溶质元素的进一步析出，为合金提供额外的强韧化效应，同时该温度下不会导致T8态合金中T₁相的粗化，最终使Al‑Cu‑Li合金综合力学性能提升。T8态Al‑3.67Cu‑1.12Li‑0.26Mg‑0.19Ag‑0.11Zr合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率经85℃保温1500h后分别从594.93±7.39MPa、566.99±8.34MPa和10.52±0.53％提高到599.89±4.44MPa、573.18±3.49MPa和12.93±1.60％，而85℃下时效100h后抗拉强度和断后伸长率分别提高到598.04±2.51MPa和13.36±0.46％。本发明制备方法简单，能耗小，成本低，应用性强，在Al‑Cu‑Li合金强韧化方面有着应用潜力。

技术领域：

本发明涉及航空航天用铝锂合金强韧化的热处理方法。具体地说，是将T8态(固溶+冷加工+人工时效态或应变时效态)的Al-Cu-Li合金进行低温下的长期时效从而进一步提高其力学性能的方法。

背景技术

铝锂合金是一类密度低、比强度和比刚度高、耐腐蚀及疲劳性能好的新型铝合金，在航空航天领域有广泛的应用前景。相对于碳纤维复合材料，铝锂合金的成形、维修便捷，成本也较低，且具有明显的价格优势和性能优势，被认为是21世纪航空航天工业最具竞争力的轻质高强结构材料之一。[文献一：N.Eswara Prasad,A.A.Gokhale,R.J.H.Wanhill.Aluminium-Lithium Alloys,Elsevier,Oxford,2014；文献二：李飘,姚卫星.铝锂合金材料发展及综合性能评述,航空工程进展10(2019)12-20.]。Al-Cu-Li合金的性能强烈地依赖于析出相的尺寸、形态、数量和分布等微结构特征，其综合性能的提升很大程度上取决于对析出相微结构的调控[文献三：E.Gumbmann,F.De Geuser,C.Sigli,A.Deschamps.Influence of Mg,Ag and Zn minor solute additions on theprecipitation kinetics and strengthening of an Al-Cu-Li alloy,Acta Mater.133(2017)172-185.]。Al-Cu-Li合金的析出序列十分复杂，比如不同的成分、时效温度或时效时间导致不同的析出路径，产生多种类型的亚稳相及稳定相，其中，T₁(Al₂CuLi)析出相是Al-Cu-Li合金的主要强化相，以六方型板条状(或薄片状)形成于基体{111}_Al面上，与基体呈半共格界面，具有高达100的长宽比[文献四：E.Gumbmanna,F.De Geuser,A.Deschamps,W.Lefebvre,F.Robaut,C.Sigli.A combinatorial approach for studying the effectof Mg concentration on precipitation in an Al–Cu–Li alloy,Scripta Mater.110(2016)44-47.]。