bat365中南大学李劲风教授团队：铝锂合金板材的各向异性及其在旋压壳体力学性能分布中的遗传效应《中国有色金属学报（英文版）》重点推荐文章原标题：中南大学李劲风教授团队：铝锂合金板材的各向异性及其在旋压壳体力学性能分布中的遗传效应《中国有色金属学报（英文版）》重点推荐文章

　　2A55铝锂合金是本研究团队在Mg+Ag+Zn复合微合金化基础上开发的一种新型超高强铝锂合金。T8时效后，其2mm厚度和10mm厚度板材抗拉强度可分别达到600MPa和630MPa。采用2A55铝锂合金板材制备的旋压壳体在运载火箭推进剂贮箱中有很大的应用前景。然而铝锂合金板材存在受织构和晶粒形貌影响的各向异性（IPA），且这种各向异性有可能遗传至后续构件中，从而导致最终构件中明显力学性能分布的差异，并带来结构设计的困难。为获得2A55铝锂合金旋压壳体力学性能的均匀分布，首先需阐明旋压壳体中的力学性能分布规律及与原始板材组织的相关性。然而铝锂合金板材及后续构件的这种组织相关性或遗传效应很少进行研究。基于此，本文进行2A55铝锂合金板材各向异性及与此相关的旋压壳体T6时效后的力学性能分布和机理研究。

　　T6时效后20mm厚度2A55铝锂合金板材沿相同方向力学性能基本一致，然而由于存在变形织构及纤维状晶粒组织，合金板材存在平面各向异性，与轧制方向呈45°方向板材强度最低。旋压过程中，相同周向和轴向与原始板材轧制方向的夹角在不同位置发生变化，导致不同位置的相同周向和轴向晶粒组织发生变化，即原始板材的晶粒组织特征和各向异性可遗传至后续旋压壳体中。因而，即使原始板材相同方向力学性能基本一致，但旋压壳体不同位置处的相同方向（相同周向和相同轴向）存在非常明显的力学性能差异。

　　图1所示为20mm厚度板材固溶后纵截面和横截面金相照片及由此导致的T6时效（165°C，24 h）后平面各向异性。晶粒呈纤维状，纵截面晶粒长度很大，横截面晶粒长度降低；相应纵向强度最高，45°方向强度最低，45°方向屈服强度较纵向低约60 MPa。

　　图1 板材金相照片及相应拉伸性能各向异性. (a) 纵截面; (b) 横截面; (c) 各向异性

　　图2-a所示为旋压时2A55铝锂合金板材轧制方向与旋压方向（蓝色虚线）取向关系示意图，旋压件相同周向和轴向与原始板材轧制方向的夹角在不同位置（A，B，C）发生变化。

　　上述取向变化遗传至后续旋压件中。图2-b所示为旋压后半球形壳体，不同位置处固溶后相同周向截面和相同轴向截面晶粒组织发生显著变化（图2-c）。B组（Bottom group）试块B-4沿周向的晶粒尺寸明显大于沿轴向的晶粒尺寸，而试块B-1沿周向的晶粒尺寸则明显小于沿轴向的晶粒尺寸。

　　图2 2A55铝锂合金板材旋压制备半球形壳体及B组试块固溶后周向截面和轴向截面金相照片. (a) 板材旋压示意图; (b) 旋压半球形壳体; (c) 固溶后周向截面和轴向截面金相照片

　　这种晶粒组织的遗传进一步引起不同位置织构的差别，进而导致不同位置沿相同周向（平行于旋压线°）和相同轴向（垂直于旋压线°）Schmid因子的不同，相应地沿相同周向或轴向屈服强度差异可达40MPa以上，如表1所示bat365官方网站登录入口。

　　表1 B组不同试块沿周向（0°）和轴向（90°）的等效Schmid因子 f SF,T 与屈服强度

　　20mm厚度2A55铝锂合金板材T6时效后存在纤维状晶粒及大量变形织构，导致板材存在明显的平面各向异性，其纵向强度最高，45°方向强度最低，45°方向屈服强度较纵向低约60MPa。板材的晶粒组织可遗传至后续旋压壳体中，导致旋压壳体不同位置沿相同周向和相同轴向的晶粒组织和Schmid因子不同，结果沿相同周向或轴向屈服强度差异可达40MPa以上。

　　李劲风，中南大学二级教授、博士生导师，中国有色金属学会材料科学与工程学术委员会委员、中国腐蚀电化学与测试方法专业委员会委员，现任材料科学与工程学院副院长。长期致力于铝合金（铝锂合金）腐蚀机理、铝锂合金的（微）合金化理论bat365官方网站登录入口bat365官方网站登录入口、微观组织、热处理调控研究以及新型高性能铝锂合金的开发。先后主持国家自然科学基金、国家JP配套、国家十四五重点研发课题、装备预研、运载火箭贮箱材料预研及横向合作项目20多项。已在《Corrosion Science》、《Materials Science & Engineering A》、《Journal of Alloys and Compounds》、《Materials Characterization》、《Trans Non-ferrous Met Soc China》、《International Journal of Fatigue》、《金属学报》、《中国有色金属学报》等国内外知名学术刊物及国际学术会议发表学术论文近200篇。

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