亞純鋁鋰銅鎂鈰合金制造技術(shù)

一種損傷容限型鋁鋰合金，是在Ａｌ－Ｌｉ－Ｃｕ－Ｍｇ合金中添加了稀土元素Ｃｅ，構(gòu)成了Ａｌ－Ｌｉ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｃｅ合金，彌補(bǔ)了現(xiàn)有損傷容限型鋁鋰合金存在的斷裂韌性較差，合金板材的各向異性嚴(yán)重及需嚴(yán)格限制材料中的有害雜質(zhì)，工業(yè)化生產(chǎn)難度大及成本高的不足，提供了一種具有常規(guī)機(jī)械性能，斷裂韌性及板材不同受力方向性能相似且對(duì)合金中雜質(zhì)含量限量寬、工業(yè)化生產(chǎn)方便的結(jié)構(gòu)材料，適用于制造航空航天產(chǎn)品，并可用于其他工業(yè)。（*該技術(shù)在2013年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
亞純鋁鋰銅鎂鈰合金是一種具有中等強(qiáng)度的損傷容限型鋁鋰合金。目前，國(guó)外已研制出多種類型的鋁鋰合金，以滿足不同工作條件的需要，損傷容限型鋁鋰合金便是其中主要類型之一。英國(guó)Alcan公司的8090合金是損傷容限型鋁鋰合金的代表，主要成份為Al-Ll-Cu-Mg，以板材及擠壓型材為其半成品形式。但是，在鋁鋰合金的生產(chǎn)中，為保證合金具有足夠的拉伸性能及斷裂韌性，必須嚴(yán)格限制材料中有害雜質(zhì)(尤其是堿金屬雜質(zhì))的含量，需要用高純度的原材料來(lái)制取，并且要嚴(yán)格控制生產(chǎn)過(guò)程，以防止對(duì)合金的二次污染，增強(qiáng)了工業(yè)化的難度，使得合金材料成本增高。另外，合金板材存在著嚴(yán)重的各向異性，不利于合金在不同方向受力時(shí)的使用。而且，做為損傷容限型合金，其斷裂韌性還有待于進(jìn)一步提高。這些問(wèn)題的存在，影響了鋁鋰合金的推廣應(yīng)用。本專利技術(shù)的目的是要提供一種對(duì)雜質(zhì)含量限定不嚴(yán)，生產(chǎn)過(guò)程易控制，具有優(yōu)良力學(xué)性能，較高斷裂韌性及板材各向異性不太明顯的損傷容限型鋁鋰合金。本專利技術(shù)是由(1.4～1.6)%Cu、(2.3～2.7)%Li、(1.0～1.1)%Mg、(0.05～0.11)%Zr組成，并在其中加入(0.02～0.25)%的Ce(稀土元素)，其余為Al和雜質(zhì)。合金雜質(zhì)含量可放寬至6%(其中堿金屬雜質(zhì)含量＜50ppm)。需要說(shuō)明的是，在本專利技術(shù)之前另有兩種也添加了相似含量稀土元素的鋁鋰合金，即高性能稀土鋁鋰合金(專利申請(qǐng)?zhí)?0109915.5)及亞純稀土高強(qiáng)型鋁鋰合金(已申請(qǐng)專利，在審查中)，均屬高強(qiáng)型鋁鋰合金類，性能、特點(diǎn)與損傷容限型合金不同，成份特點(diǎn)是Cu含量高且不含Mg，應(yīng)用場(chǎng)合亦不相同，不能代替損傷容限型鋁鋰合金。而且，它們的比重為2.60g/cm3，大于本專利技術(shù)合金的比重(2.54g/cm3)。材料比重的降低，會(huì)對(duì)航空航天工業(yè)產(chǎn)生極大誘惑力。與現(xiàn)有技術(shù)英國(guó)8090合金相比，本合金具有以下優(yōu)點(diǎn)1、雜質(zhì)限量不嚴(yán)格。8090合金的雜質(zhì)總含量＜0.1%(其中堿金屬含量＜10ppm)，而本專利技術(shù)合金雜質(zhì)總含量可放寬至＜6%(其中堿金屬含量＜50ppm)。2、可使用普遍純度原材料制取合金。8090合金必須采用高純鋁及高純鋰(純度＞99.99%)制取，而本專利技術(shù)合金，只需采用99.7%純度的工業(yè)純鋁及工業(yè)純鋰制取即可。3、生產(chǎn)過(guò)程容易控制，成本較低。4、雖然本合金對(duì)雜質(zhì)含量放寬了限量，但仍具有優(yōu)良性能，與8090合金性能的比較如下拉伸性能對(duì)比(Tg狀態(tài)，2～4mm板材) 注L表示試樣受力平行于板材軋制方向;T表示試樣受力垂直于板材軋制方向。斷裂韌性對(duì)比(Tg狀態(tài)，2～4mm板材) 從以上數(shù)據(jù)的對(duì)比可見(jiàn)，本專利技術(shù)合金的力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)已達(dá)到或超過(guò)了8090合金，達(dá)到了英國(guó)prEN6007標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)于克服鋁鋰合金自身存在的斷裂韌性差，各向異性明顯的缺點(diǎn)具有重要意義。本專利技術(shù)合金可以采用兩種熔鑄方法制取鑄錠。1、真空感應(yīng)熔鑄法將經(jīng)過(guò)充分清洗、烘干的工業(yè)純鋁，Al-(45～50)%Cu、Al-(3～5)%Zr、Al-(4～5)%Tl-1%B及Al-(14～16)%Ce合金按成份配比比例置于真空感應(yīng)爐坩鍋(用Al2O3制成)中，抽真空至0.1～0.6Pa，加熱熔化至760～820℃，靜置熔體并降溫至690～720℃，充入Ar氣至40～60KPa，加入純鋰及純鎂，充分電磁攪拌后略靜置，于740～780℃澆注成錠。2、氬氣保護(hù)熔鑄法將經(jīng)過(guò)充分清洗、烘干的工業(yè)純鋁、Al-(45～50)%Cu、Al-(14～16)%Ce合金按成份配比比例置入電阻爐坩鍋(用Al2O3或石墨制成)中，加熱熔化至720～780℃，充分機(jī)械攪拌，用C2Cl6精煉后加入(LiCl+LlF)熔劑保護(hù)，適量通Ar，再加入Al-(3～5)%Zr、Al-(4～5)%Tl-1%B合金，再次攪拌，通Ar保護(hù)條件下加入純鎂及純鋰，熔化后將Ar通入熔體中除氣，充分除渣后在740～780℃澆注，澆注時(shí)應(yīng)一直通Ar保護(hù)。鑄錠經(jīng)以下主要過(guò)程可制成板材用470℃/10h+500℃/8h+530℃/6h均勻化處理;表面加工后經(jīng)480～510℃鍛壓開(kāi)坯，總變形量為50%～80%;表面再次加工后于480～510℃熱軋，每道次變形量為4～10mm;于480～510℃固溶后酸洗，再冷軋至所需厚度，總變形量應(yīng)大于50%。或者于480～500℃退火后酸洗，再于280～320℃溫軋至所需厚度。權(quán)利要求1.一種亞純鋁鋰銅鎂鈰合金，由(2.3～2.7)%Li，(1.4～1.6)%Cu、(1.0～1.1)%Mg、(0.05～0.11)%Zr，其余為Al及雜質(zhì)構(gòu)成，其特征為a.在合金中加入了0.02%～0.25%的稀土元素Ce；b.合金中雜質(zhì)含量可放寬至6%(其中堿金屬雜質(zhì)含量＜50PPm)。全文摘要一種損傷容限型鋁鋰合金，是在Al-Li-Cu-Mg合金中添加了稀土元素Ce，構(gòu)成了Al-Li-Cu-Mg-Ce合金，彌補(bǔ)了現(xiàn)有損傷容限型鋁鋰合金存在的斷裂韌性較差，合金板材的各向異性嚴(yán)重及需嚴(yán)格限制材料中的有害雜質(zhì)，工業(yè)化生產(chǎn)難度大及成本高的不足，提供了一種具有常規(guī)機(jī)械性能，斷裂韌性及板材不同受力方向性能相似且對(duì)合金中雜質(zhì)含量限量寬、工業(yè)化生產(chǎn)方便的結(jié)構(gòu)材料，適用于制造航空航天產(chǎn)品，并可用于其他工業(yè)。文檔編號(hào)C22C21/00GK1091159SQ93101790公開(kāi)日1994年8月24日 申請(qǐng)日期1993年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月16日專利技術(shù)者孟亮, 張寶昌, 何明 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種亞純鋁鋰銅鎂鈰合金，由（２. ３～２. ７）％Ｌｉ，（１. ４～１. ６）％Ｃｕ、（１. ０～１. １）％Ｍｇ、（０. ０５～０. １１）％Ｚｒ，其余為Ａｌ及雜質(zhì)構(gòu)成，其特征為：ａ. 在合金中加入了０. ０２％～０. ２５％的稀土元素Ｃｅ；ｂ. 合金中 雜質(zhì)含量可放寬至６％（其中堿金屬雜質(zhì)含量＜５０ＰＰｍ）。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孟亮，張寶昌，何明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：87[中國(guó)|西安]