本發明專利技術屬于鋁鋰合金材料加工技術領域，具體涉及一種高強高韌鋁鋰合金板材及其生產工藝。本發明專利技術通過采用四級均勻化處理的方法，以解決鋁鋰合金生產過程中的組織偏析和力學性能較差的問題。同時通過蠕變時效處理的方法，解決鋁鋰合金韌性差的問題。本發明專利技術所述高強高韌鋁鋰合金板材采用鋁鋰合金鑄錠制備得到，所述鋁鋰合金鑄錠中各組分及其質量百分比為：Cu：4.2~5.2%，Li：1.0~1.9%，Mg：0.4~0.8%，Mn：0.2~0.5%，Zr：0.06~0.14%，Ag：0.8~1.2%，Zn：0.1~0.4%，其余為Al和不可避免的雜質元素。本發明專利技術所制備得到的鋁鋰合金強度高、韌性好，通過熔鑄和熱處理工藝改善凝固過程中的枝晶偏析，提高合金制品的強度、塑韌性、熱加工性能及各項特異性能。特異性能。
【技術實現步驟摘要】
一種高強高韌鋁鋰合金板材及其生產工藝
[0001]本專利技術屬于鋁鋰合金材料加工
，具體涉及一種高強高韌鋁鋰合金板材及其生產工藝。
技術介紹
[0002]鋁鋰合金作為一種新型的航空結構材料，具有密度低、彈性模量高、比強度高、抗腐蝕好等特點，廣泛應用于軍事和航空航天領域。
[0003]目前，鋁鋰合金已發展到第三代Al
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Cu
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Li系合金，其不僅具有優異的性能（例如耐腐蝕性、高熱穩定性、以及高強度和良好韌性的協同性），可以替代2XXX、7XXX鋁合金，還可以通過調控合金中的主合金化元素與微合金化元素的含量，以及加工時的變形與形變熱處理工藝，實現性能的提升，用于制造飛機上下翼和內部承力件，是一種性能較好的航空結構材料。
[0004]一般來講，傳統鋁鋰合金的均勻化熱處理為單極或兩級均勻化工藝，這種單極或兩級均勻化熱處理的工藝未能使Cu元素偏析得到有效消除，雖然鑄態組織中大部分非平衡相和枝晶組織得以溶解入基體內部，但仍有少部分粗大的第二相（Al2Cu相等）以及雜質相沒有完全溶解。于是，研究人員采用了多級均勻化的工藝，用于改善合金的晶相。例如，公開號為CN110423927A的中國專利公開了一種超高強鋁鋰合金，通過利用三級均勻化退火處理的工藝配合Sc等晶粒元素含量的調整，目的是為了提高合金的彈性模量等機械性能，但是，此專利對合金的塑韌性、熱加工性能等的改變并不明顯。所以仍然需要對鋁鋰合金的均勻化熱處理工藝進行改進。
[0005]基于此，本專利技術通過對鋁鋰合金成分進行調整，并采用一種新型的四級均勻化的方法，可有效解決鋁鋰合金鑄錠在均勻化熱處理時的元素偏析問題，避免在熱加工過程中因組織偏析而產生裂紋、力學性能不均勻的問題，還可有效消除元素偏析，提高組織均勻性；采用蠕變時效的方法，有效促進析出相在晶內均勻分布，減少晶界無序析出相對性能的破壞；從而實現對鋁鋰合金力學性能改善的同時，還能夠提高組織均勻性，改善合金塑韌性、熱加工性能及各項特異性能，對鋁鋰合金的其工業化應用具有良好的促進作用。
技術實現思路
[0006]本專利技術的目的在于克服現有技術中存在的不足，提出一種高強高韌鋁鋰合金板材及其生產工藝，通過采用四級均勻化處理的方法，以解決鋁鋰合金生產過程中的組織偏析和力學性能較差的問題，同時采用蠕變時效處理的方法，解決鋁鋰合金在使用過程中韌性不足的問題，進一步提高其工業化應用價值。
[0007]本專利技術還提供了所述高強高韌鋁鋰合金板材的應用。
[0008]基于上述目的，本專利技術采取如下技術方案：一種高強高韌鋁鋰合金板材，所述高強高韌鋁鋰合金板材采用鋁鋰合金鑄錠制備得到，所述鋁鋰合金鑄錠中各組分及其質量百分比為：Cu：4.2~5.2%，Li：1.0~1.9%，Mg：0.4~
0.8%，Mn：0.2~0.5%，Zr：0.06~0.14%，Ag：0.8~1.2%，Zn：0.1~0.4%，其余為Al和不可避免的雜質元素；各雜質元素的含量為，Ti：≤0.15%，Si：≤0.08%，Fe：≤0.1%。
[0009]進一步優選的，所述高強高韌鋁鋰合金板材中各組分及其質量百分比為：Cu：4.2~5.0%，Li：1.0~1.6%，Mg：0.5~0.6%，Mn：0.3~0.5%，Zr：0.06~0.14%，Ag：0.8~1.0%，Zn：0.2~0.4%，其余為Al和不可避免的雜質元素；各雜質元素的含量為，Ti：≤0.15%，Si：≤0.08%，Fe：≤0.1%。
[0010]所述高強高韌鋁鋰合金板材的生產工藝，包括以下步驟：（1）真空熔鑄：按照合金中各組分的質量百分比進行配料，然后在加熱爐中抽真空至10Pa 以下，進行真空熔鑄，得到鑄錠；（2）均勻化處理：將步驟（1）得到的鑄錠在400~520℃的溫度下均勻化處理6~66h，均勻化處理后水冷或空冷至室溫；（3）軋制：將均勻化處理后的鑄錠置于加熱爐中升溫至400~450℃，保溫8~14h后，然后在此溫度下進行軋制，軋制時間控制在5min以內；（4）固溶處理：將軋制后的板材隨爐加熱，升溫至500~520℃，待爐溫穩定后保溫1~3h，然后水冷或空冷至室溫；（5）時效處理：將固溶處理后的板材隨爐加熱升溫至150~170℃，待爐溫穩定后保溫32~48h，最后水冷或空冷至室溫，即得規格為11*100*650mm的板材。
[0011]優選的，步驟（1）中，真空熔鑄工藝為：將所述合金原料配料后，裝入加熱爐中，抽真空至10Pa 以下，然后充入3000Pa氬氣提高爐內分壓，再升溫至不超過870℃的熔煉溫度開始精煉，精煉后靜置，澆鑄，得到鑄錠。
[0012]優選的，步驟（2）中，均勻化處理為四級均勻化處理，具體步驟為：a. 一級均勻化處理：在室溫條件下，將真空熔鑄得到的鋁鋰合金鑄錠裝入加熱爐中，隨爐加熱；當加熱爐內溫度達到T1溫度400~440℃時，開始第一級均勻化處理，保溫6~10h；b. 二級均勻化處理：一級均勻化處理結束后，將加熱爐升溫至T2溫度420~450℃，開始第二級均勻化處理，保溫8~16h；c. 三級均勻化處理：二級均勻化處理結束后，將加熱爐升溫至T3溫度450~490℃，開始第三級均勻化處理，保溫12~16h；d. 四級均勻化處理：三級均勻化處理結束后，將加熱爐升溫至T4溫度490~520℃，開始第四級均勻化處理，保溫12~24h，經過四級均勻化處理后水冷或空冷至室溫。
[0013]優選的，步驟（3）中，軋制時，單道次變形量控制在20~30%，總變形量控制在80~95%，軋制后得到規格為12*100*600mm的板材。
[0014]優選的，步驟（4）中，將固溶后的板材進行冷變形預拉伸，變形量控制在6~12%。
[0015]優選的，步驟（5）中，所述時效處理為蠕變時效處理，時效處理前，將經過固溶和/或預拉伸后的板材在70~260MPa的應力下拉伸。
[0016]上述方法通過均勻化處理、軋制、固溶、時效處理等工藝方法制備得到高強高韌鋁鋰合金板材。
[0017]本專利技術還提供了所述高強高韌鋁鋰合金板材在制備航空航天零部件中的應用。
[0018]進一步的，所述航空航天零部件具體為航空航天承載結構件，例如機身翼梁、桁架
等。
[0019]與現有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果：1、本專利技術提供了一種高強高韌鋁鋰合金板材及其生產工藝，在傳統的生產工藝基礎上，通過多級均勻化處理改善低熔點相溶解效果，降低高熔點相溶解溫度，促進高熔點相溶解，通過對合金成分和生產工藝進行調整，從而提高整體均勻化效果。與傳統的單極或雙極均勻化工藝相比，可大幅改善銅元素在晶界的富集現象，提高了鋁鋰合金的組織和力學性能均勻性，改善鋁鋰合金板材力學性能不均勻的問題。
[0020]2、為了消除合金組織缺陷對合金后續加工性能的影響，本專利技術鋁鋰合金熱變形前進行了合理的均勻化熱處理。本專利技術所制備得到的鋁鋰合金中銅元素含量較高，強度好，通過熔鑄和熱處理工藝改善凝固過程中的枝晶偏析，可較好的消除晶界附近析出本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種高強高韌鋁鋰合金板材，其特征在于，所述高強高韌鋁鋰合金板材采用鋁鋰合金鑄錠制備得到，所述鋁鋰合金鑄錠中各組分及其質量百分比為：Cu：4.2~5.2%，Li：1.0~1.9%，Mg：0.4~0.8%，Mn：0.2~0.5%，Zr：0.06~0.14%，Ag：0.8~1.2%，Zn：0.1~0.4%，其余為Al和不可避免的雜質元素。2.根據權利要求1所述的高強高韌鋁鋰合金板材，其特征在于，所述鋁鋰合金鑄錠中各組分及其質量百分比為：Cu：4.2~5.0%，Li：1.0~1.6%，Mg：0.5~0.6%，Mn：0.3~0.5%，Zr：0.06~0.14%，Ag：0.8~1.0%，Zn：0.2~0.4%，其余為Al和不可避免的雜質元素。3.權利要求1或2所述高強高韌鋁鋰合金板材的生產工藝，其特征在于，包括如下步驟：（1）真空熔鑄：按照合金中各組分的質量百分比進行配料，然后抽真空至10Pa 以下，進行真空熔鑄，得到鑄錠；（2）均勻化處理：將步驟（1）得到的鑄錠在400~520℃的溫度下均勻化處理6~66h，均勻化處理后水冷或空冷至室溫；（3）軋制：將均勻化處理后的鑄錠升溫至400~450℃，保溫8~14h后，然后在此溫度下進行軋制，軋制時間控制在5min以內；（4）固溶處理：將軋制后的板材升溫至500~520℃，保溫1~3h，然后水冷或空冷至室溫；（5）時效處理：將固溶處理后的板材升溫至150~170℃，保溫32~48h，然后水冷或空冷至室溫，即得最終的板材產品。4....
【專利技術屬性】
技術研發人員：王官濤，肖陽，馬凱杰，劉振杰，祁登科，張淵博，
申請(專利權)人：鄭州輕研合金科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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