2195铝锂合金热冲压过程中界面传热行为与淬火强化机制研究

《Materials Today Communications》：Study on interfacial heat transfer behavior and quenching-strengthening mechanism of 2195 Al-Li alloy during hot stamping

本文系统研究了2195铝锂合金在模具中的界面传热特性，通过实验与模拟分析了接触压力（15 MPa）、模具温度（25 ℃）等参数对冷却速率（135 °C/s）和强化规律的影响。研究证实优化参数可有效实现模具内淬火，抑制θ′相早期析出，促进T1强化相均匀析出，使抗拉强度达550 MPa，为铝锂合金热冲压工艺提供重要理论依据。

　　

材料

通过板材界面传热实验研究板材与模具间的界面传热行为。实验中板材材料为厚度2 mm的2195铝锂合金，上下模具采用H13模具钢制造。模具的密度、泊松比、比热容和导热系数分别为7.85×10³ kg/m³、0.3、465 J/(kg·K)和25 W/(m·K)；板材为厚度2 mm的2195铝锂合金。

参数对冷却速率的影响

当模具温度和接触压力分别为25 ℃和15 MPa时，界面传热实验中板材与模具的温度曲线如图5所示。板材的冷却过程主要分为两个阶段：第一阶段为板材从加热炉转移至模具时向周围空气散热，持续约5秒，冷却速率约5 °C/s；第二阶段为与模具接触后的快速热交换。

结论

本文通过板材界面传热实验研究了2195铝锂合金板材与模具的界面传热行为，分析了模具温度、接触压力和界面间隙对板材淬火速率、强化规律及界面传热系数的影响，并利用透射电镜（TEM）揭示了模具内的淬火强化机制。主要结论如下：

（1）增加压力可显著提升界面热传递效率；

（2）优化模具温度与接触压力能有效抑制粗大平衡相析出；

（3）快速淬火促进时效过程中T1强化相均匀弥散分布。