利用透射電子顯微鏡(TEM)系統(tǒng)地研究了常溫大應變量冷軋的2024鋁合金真空時效過程中析出相的類別、形態(tài)、尺寸和分布。結果發(fā)現(xiàn)，大應變量時效樣品中析出相的演變序列不同于T351 態(tài)樣品。冷軋改變了合金樣品時效時析出過程，激發(fā)Ω 相析出。冷軋態(tài)合金時效時的析出序列為：SSSS→S(S’)相→Ω相。

　　Al-Cu-Mg 系合金是常見的可熱處理強化型合金，通常認為該合金的時效析出序列為：SSSS(過飽和固溶體)→GPB 區(qū)→S’→S。該系合金具有較高的強度、優(yōu)異的抗疲勞性能和一定的抗腐蝕能力。隨著機械納米化的發(fā)展，工業(yè)上迫切地希望利用劇烈塑性變形(SPD)方法進一步提高合金的使用性能，常用的SPD 方法主要有等通道轉角擠壓(ECAP)，高壓扭轉(HPT)、動態(tài)塑性變形(DPD)等。在劇烈塑性變形過程中，晶粒尺寸細化可達到微米甚至納米級別。但是，劇烈塑性變形方法在提高材料強度的同時常常伴隨著韌性的降低。利用劇烈塑性變形產(chǎn)生的細晶強化和時效過程中產(chǎn)生的析出強化，已經(jīng)可以使該系合金獲得較高的強度和較好的延伸率，真空技術網(wǎng)(http://www.lalazzu.cn/)認為其較優(yōu)異的力學性能與時效過程中的析出相的類型、尺寸、大小、分布和數(shù)量等密切相關。

　　本文主要目的是采用適當?shù)募庸すに�，�?024 鋁合金獲得了良好的綜合機械性能。并利用TEM 表征其微觀組織的演變規(guī)律，為工業(yè)生產(chǎn)過程中適當?shù)卣{(diào)控析出相類型、分布等微觀結構元素提供理論指導。

　　1、試驗方法和試驗樣品

　　制備的鋁合金參照普通商用2024 鋁合金成分進行配制，具體配比為Al-4 . 45wt%Cu-1 . 50wt%Mg-0.9wt%Mn-0.50wt%Fe-0.50wt%Si-0.25wt%Zn。采用真空感應熔煉工藝制備。鑄后合金經(jīng)車削加工后460 ℃均勻化處理12 h，再經(jīng)擠壓成型。擠壓后空冷，再進行時效熱處理———495 ℃條件下真空時效60 min。之后水淬切割和室溫下小變形量累積冷軋?zhí)幚?CR)。累積應變量ε 分別為0.4和0.5。最后，樣品在180 ℃進行不同時間的人工時效，最長時效時間820 min。利用顯微硬度儀測量硬度，加載力為9.8 N，持壓時間為30 s。用于顯微硬度測量樣品采用不同粒度的水磨砂紙機械拋光之鏡面狀態(tài)。根據(jù)顯微硬度曲線變化趨勢來，選擇用于TEM 觀察的樣品。用于電鏡觀察的TEM 樣品，采用低能離子減薄儀減薄方法制備。微觀結構分析在帶有能譜分析功能的F30 透射電子顯微鏡上進行，電鏡的加速電壓為300 kV。

　　2、實驗結果和分析

　　2.1、硬度變化曲線

　　圖1 是時效后的應變量ε 為0.4 和0.5 樣品微硬度隨時效時間變化的關系曲線。從曲線上可以看出，時效的冷軋樣品經(jīng)歷了時效初期0~180 min的硬度明顯上升階段；180~500 min 的微硬度緩慢下降階段；500~720 min 的微硬度上升階段。盡管應變量有差別，但是，應變量ε 為0.4 和0.5 的樣品，微硬度具有相似的變化趨勢。

圖1 時效的冷軋樣品硬度變化曲線

　　2.2、CR 樣品

　　圖2 是經(jīng)不同壓縮程度的2024 鋁合金的微觀結構的透射電鏡觀察結果。高密度的位錯墻(DDWS)已經(jīng)在鋁基體中產(chǎn)生，并且位錯纏結在T 相周圍，如圖2a 所示。圖2a中右下角的插圖是一幅雙束明場形貌像，顯示了小壓縮狀態(tài)下T 相周圍清晰可見的位錯。這說明T 相與位錯之間有很強的相互作用，它可以有效釘扎和塞積位錯。由于應變量較大，圖2a和圖2b中插入的選取電子衍射圖呈短弧狀，說明CR樣品中形成了亞晶結構。

圖2 不同應變量條件下冷軋樣品的顯微結構TEM 明場照片，(a)ε=0.4，(b)ε=0.5

　　3、結論

　　大應變量室溫冷壓縮的2024鋁合金，180 ℃溫度下時效過程中析出相的轉變序列已經(jīng)不能用T351 條件下的轉變序列來描述。冷軋和時效使Ω 相在無銀的Al-Cu-Mg合金中大量析出；固溶后的大應變量壓縮能抑制GPB區(qū)的形成，此時合金的析出序列可以概括為：

SSS→S(S')→Ω

　　大應變量壓縮Al-Cu-Mg 合金樣品析出相折合序列發(fā)生改變，使具有優(yōu)良綜合機械性能的Ω相析出，這可能對于探索高強韌2024 鋁合金工業(yè)化生產(chǎn)的新工藝提供理論指導。