机械工程学报

作者：亢鑫, 杨光, 焦娇, 赵子皓, 凡晓波

单位：1. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;2. 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室 大连 116024;3. 天津航天长征火箭制造有限公司 天津 300462

关键词：铝合金,超低温成形,时效处理,力学性能,析出相；

基金：国家重点研发计划(2019YFA0708804)和国家自然科学基金(52375311)资助项目。

超低温成形是近年发展起来的一类变革性的铝合金薄壁结构高性能成形技术。采用超低温成形制造的可热处理强化铝合金构件组织性能受超低温变形与热处理耦合影响。因此，通过固溶态超低温变形+人工时效试验，系统阐明超低温变形与时效交互作用下的2219铝合金力学性能演变规律；通过晶粒结构与析出相表征，揭示超低温变形与时效温度交互作用下的强化相析出机制。结果表明，超低温变形可显著提高组织性能，匹配人工时效可以进一步优化性能。固溶态2219铝合金超低温变形后，得益于大量增殖并保留的位错亚结构，材料强度随变形程度增加而大幅提高。30%超低温变形试样常温屈服强度达到397.5 MPa，相对未变形试样提高26.5%，超过材料T87热处理强化水平。进行人工时效后，峰时效强度随时效温度增加而减小，达到峰时效强度的时效时间缩短。150 ℃×18 h人工时效后达到最高峰时效强度，屈服与抗拉强度分别是408.9和488.4 MPa。此时强化相主要是大量弥散析出的θ"相。随着时效温度升高，强化相逐渐转变为θ'相。当时效温度为200 ℃时，时效1 h就可达到峰时效强度，可以大幅缩短制造周期。此外，随着时效温度升高，超低温变形保留的高能亚结构组织会发生回复，屈服强度降低、韧性增加。因此，通过超低温大变形与短时高温时效，可同时获得优异的强度与韧性。综上，通过超低温变形与人工时效合理匹配可获得优异的组织性能，为薄壁结构超低温成形组织性能调控提供理论指导。

来源：2025年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

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