2219(发改财金20172219号)

文 / 龚忠兴2219，王攀智，杨旭，邹朝江 · 贵州航宇科技开展股份有限公司

冷变形是进步时效硬化型铝合金力学功能的有用手法，变形量的巨细是影响铝合金力学功能的重要因素。本文对轧制后铝合金环件进行固溶，然后在不同冷胀形变形量（0%、2%、3%、4%、5%）下对铝合金环件进行胀形，终究别离在不一同效准则下时效，经过室温拉伸测验测验，成果比照取得2219环件力学功能的最优变形量。成果表明2219：在时效前添加冷胀形，能下降2219强化相的分出温度2219；跟着冷胀形变形量的添加，力学功能不断添加，但延伸率逐步下降，当冷胀形变形量到达5%时，力学功能上升趋势较陡峭，几乎没有多大的改变2219；当冷胀形变形量为4%，时效准则为170℃×12h时，2219环件归纳力学功能最佳，其抗拉强度、屈从强度、延伸率别离为440MPa、353MPa和14%。

2219铝合金是美国铝业公司在20世纪50年代后期开端研发的一种耐热、可焊、高强的Al-Cu系列可热处理强化型铝合金，合金首要强化元素为铜，其他元素如锰、锆、钛等能够进步合金的归纳功能，其强度高、可加工性好、耐腐蚀性强、焊接功能优秀，低温耐性杰出，被广泛应用于航空航天工业。现某客户的锻件要依照美国宇航标准AMS4144进行交给，交给状况为T851态(固溶+冷胀形+时效)，热处理准则依照AMS2772履行，冷胀形变形量依照2%～5%进行操控2219；铝合金能够经过固溶使合金内的可溶相充沛溶解，使强化组元在合金中得到最大极限溶解并固定保存到室温，得到固溶强化的作用；铝合金经过时效能够将第二相从固溶体平分出引起强化现象，又被称为沉积强化或分出强化；在固溶、时效中对铝合金进行冷变形，铝合金会跟着塑性变形量的添加，位错度添加，变形抗力增大，使得晶粒变形、破碎，亚晶界阻挠位错产生，到达冷作硬化的作用，使得强度得到进步；因而经过研讨不同冷变形变形量及时效准则对2219功能的影响，找出力学功能最佳的变形量及时效准则。本文首要研讨0%、2%、3%、4%、5%这5种变形量别离在170℃、177℃×12h时效准则下对力学功能的影响。

2219强化机理

2219作为Al-Cu-Mn合金，强化相首要是Al基体、CuAl2和CuMn2Al12，铝合金在固溶时一同进行两个相反的进程：一个进程是Al基体+CuAl2及Al基体+CuAl2+ CuMn2Al12的共晶安排固溶入Al基体，在固溶后得到Al基体过饱和固溶体，在时效时使合金强化。另一个进程是从Al基体固溶体平分解分出含Mn相的CuMn2Al12的，并呈点状弥散散布在Al基体上，使合金热处理后在室温下具有较高的强度和耐热性。

试验计划

本文运用从南南铝业股分有限公司收购的2219铝合金棒材，其首要化学成分见表1。经过拔长→镦粗→冲孔→马架扩孔平端面→轧制工序出产出环轧件，再经过固溶，冷胀形，时效热处理后切取试样进行室温拉伸测验，依据试验成果进行剖析、总结。

表1 试验用2219化学成分

试验件出产

将南南铝棒材进行下料，下料数：2件，在800t快锻机上进行拔长→镦粗→冲孔→马架扩孔，在φ500mm轧机上进行轧制成形，成形尺度：φ280mm×φ220mm×90mm；将终究轧好的锻件按φ280mm×φ220mm×25mm进行切分，共5件，将一切试环一同进行固溶。

固溶参数的选取

依据Al-Cu-Mn系合金平衡图(图1)，及合金的化学成分，当合金冷却至547℃时产生共晶改变，L→Al基体+CuAl2+ CuMn2Al12，此刻合金处于三相区内，合金的最大固溶度是5.7%，理论上在平衡冷却进程中，随温度的下降合金的固溶度下降，在室温下合金的固溶度只要0.05%左右，但在实践出产中，固溶后一般采纳快速冷却的方法，按捺分散性改变。快速冷却也为了合金具有最大的抗腐蚀功能，若固溶冷却速度过慢，则会导致铝合金对晶间腐蚀分外灵敏，这样不利于铝合金的进一步加工和运用；结合AMS4144中引荐的固溶温度：529～541℃，因而挑选固溶温度为535℃，时刻依据环件有用壁厚而定，挑选90～96min，水冷。

图1 Al-Cu-Mn系合金靠铝角相区散布

冷胀形及时效计划

将固溶后的5个试环标识A、B、C、D、E,然后将试环别离按表2试验计划进行冷胀形及时效，冷胀形设备为300t胀形机，胀形机见图2，运用胀形机胀形能够完成环件在径向的胀形受力均匀，尽可能消除环件的变形差异，进步环件一致性。

表2 2219冷胀形及时效计划

图2 300t胀形机

试验成果

在固溶、冷胀形、时效后的试环上别离切取弦向试样进行拉伸测验，测验成果见表3及图3。

表3 室温拉伸测验成果

图3 不同变形量及时效准则对2219功能的影响

从表3和图3成果能够看出，比照同一胀形量，170℃时效后的强度高于177℃时效后的成果，塑性变形两个时效准则适当，差异不大；当同一时效准则下，铝合金强度跟着变形量的添加而添加，到达4%后强度、塑性体现得最好，超越4%的变形量后强度、塑性均有下降的趋势，因而2219冷胀形变形量及时效准则引荐3%～4%之间，时效准则引荐170℃×12h。

剖析与评论

AMS4144要求2219交给状况为固溶+冷变形+时效，由试验成果可知，当变形量为0%时，即固溶后直接进行时效状况，该状况下的测验成果是不能满意标准检验要求的；当铝合金遭到冷变形时，位错度添加，变形抗力增大，使得晶粒变形，破碎，亚晶界阻挠位错产生，到达冷作硬化的作用，使得强度得到进步；除此之外，时效前添加冷变形还会下降强化相CuMn2Al12的分出温度，冷变形也会加速强化相CuMn2Al12的分出和转化功率，合金平分出相转化为CuMn2Al12的时刻跟着变形量的添加而减小，因而在同一变形量下，170℃要比177℃时效下的强度要高，CuAl2集合的更多，分出CuMn2Al12越多，使得合金的力学功能更好。

定论

(1)2219经过固溶后在遭到冷变形时，能起到冷作硬化的作用，使得强度得到进步，跟着变形量的添加，在必定范围内合金强度呈线性添加，塑性下降。

(2)2219合金时效前添加冷变形能下降强化相的分出温度。

(3)2219合金依照AMS4144进行检验时，冷胀形量按4%进行操控，时效准则按170℃×12h进行，能得到较优的归纳力学功能，且经过胀形的锻件后续出产一致性较好。

作者简介

龚忠兴

主管铸造工程师，首要从事民用航空发动机环锻件出产的相关技术工作。

——文章选自：《铸造与冲压》2021年第23期