導(dǎo)讀：研究了Cu添加量和熱處理方案對(duì)鑄態(tài)Al-Li-Mg合金組織演變、力學(xué)性能及強(qiáng)化機(jī)理的影響。結(jié)果表明，Cu的引入會(huì)導(dǎo)致枝晶偏析，精心設(shè)計(jì)的雙級(jí)固溶處理可以有效地溶解二次相。175℃時(shí)效32 h的Al-2.5Li-2Mg-1Cu-0.12Zr合金獲得了較好的強(qiáng)度和塑性組合。該工作有望為設(shè)計(jì)具有更廣泛應(yīng)用的新型鑄造Al-Li合金提供指導(dǎo)。

　　Al-Li合金具有低密度、高剛度、高損傷容限和良好的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，可以滿足飛機(jī)、航空航天和國防工業(yè)對(duì)高性能結(jié)構(gòu)材料日益增長的需求。然而，鑄態(tài)Al-Li合金的力學(xué)性能與傳統(tǒng)的變形Al-Li合金相比受到嚴(yán)重限制，可剪切δ′-Al3Li相是鑄態(tài)Al-Li合金的主要析出相，易引起共面滑移，造成應(yīng)變集中，塑性降低，缺乏合理的調(diào)節(jié)。優(yōu)化合金成分和熱處理工藝是提高鑄態(tài)Al-Li合金性能的有效方法。在主要合金元素中，Cu具有最有效的強(qiáng)化勢(shì)，能促進(jìn)多個(gè)強(qiáng)化相的共同析出并防止剪切局部化。

　　然而，Cu的加入會(huì)顯著降低熔體的流動(dòng)性，增加Al-Li合金的熱裂傾向，且通常導(dǎo)致較低的耐蝕性，尤其是晶間腐蝕。前期研究中，已經(jīng)開發(fā)了一系列不含Cu的鑄造Al-Li-Mg合金，其具有超低密度和與1420 Al-Mg-Li合金相當(dāng)?shù)牧己玫臒崃研院湍透g性。但是合金的最大抗拉強(qiáng)度僅為406 MPa，遠(yuǎn)低于Al-Li-Cu系合金。綜上，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到Cu在鑄造Al-Li合金中的有益作用。然而，為了在力學(xué)性能、鑄造性能和耐腐蝕性之間取得平衡，仍要謹(jǐn)慎控制Cu含量。目前，對(duì)鑄態(tài)Al-LiMg合金中合適的Cu添加量和相應(yīng)的熱處理方案的研究很少。

　　基于此，上海交通大學(xué)吳國華教授團(tuán)隊(duì)研究了Cu和熱處理對(duì)鑄態(tài)Al-Li-Mg合金組織和力學(xué)性能的影響。采用不同的Cu添加劑制備了一系列Al-Li-Cu-Mg-Zr合金。研究了合金在不同條件下的相演化特征，并對(duì)其顯微組織和性能關(guān)系進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究成果以題“Microstructure and mechanical properties of cast Al-Li-Mg alloy:Role of Cu addition and heat treatment”發(fā)表于期刊《Journal of Materials Science&Technology》。

　　結(jié)果表明，鑄態(tài)時(shí)，隨著Cu含量的增加，枝晶二次相從Al2MgLi轉(zhuǎn)變?yōu)锳l2CuMg/Al6CuLi3，并伴有更強(qiáng)的偏析傾向。設(shè)計(jì)的雙級(jí)固溶處理能有效溶解二次相。Cu改性后合金的時(shí)效動(dòng)力學(xué)增強(qiáng)，析出行為發(fā)生變化。隨著Cu的加入，S′-Al2CuMg相和Al3Li相的體積分?jǐn)?shù)均增加，但S′相變粗并聚結(jié)，Al3Li相的直徑減小。

　　隨著時(shí)效時(shí)間的延長，Al3Li和Al3Li-PFZ（無析出區(qū)）的生長動(dòng)力學(xué)可以用冪律公式來測量。在高含Cu合金中，Al3Li的粗化和Al3Li-PFZ的擴(kuò)展均受到抑制，這主要是由于Cu-Va結(jié)合能較強(qiáng)，阻礙了Li的擴(kuò)散。

　　Al3Li和S′的析出強(qiáng)化是提高屈服強(qiáng)度的主要因素，而縮窄的Al3Li-PFZ有效地抑制了晶間開裂。S′/α-Al基體上的應(yīng)變積累對(duì)高Cu含量、時(shí)效時(shí)間長的合金塑性不利。時(shí)效175℃×32 h的Al-2.5Li-2Mg-1Cu-0.2Zr合金具有較好的強(qiáng)度和塑性組合，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率分別為308 MPa、428 MPa和5.0%。