[发明专利]一种低各向异性的铝锂合金棒及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝锂合金棒及其生产方法，特别是涉及一种低各异性、可焊接性及高强度的铝锂合金棒及其生产方法。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对高强度铝合金焊接结构件的需求日益增多。

由于铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

作为铝合金的新的研究方向——铝锂合金具有低密度、高比强度和比刚度、优良的低温性能和耐腐蚀性以及良好的超塑性等优点。用铝锂合金取代常规的铝合金可使结构质量减轻10％～15％，刚度提高15％～20％，是一种理想的航空航天结构材料。由于航天结构件间往往采用连接体的形式，用焊接工艺代替传统的铆接结构可以减轻结构质量，减少装配时间，因此，对铝锂合金的可焊接性提出了更高的要求。

美国的Reynolds金属公司和Martin Maritta公司合作，开发Weldlite系列铝锂合金。该系列合金具有高强可焊的特点，抗拉强度最高可达700MPa；在多种焊接工艺下均可形成致密的焊缝，其焊缝强度和韧性都明显高于其他传统铝合金。Weldalite合金包括Weldalite^TM049和210两个合金系列，其中Weldalite^TM210合金具有较高的焊接性，其化学成分及相关性能均符合航空航天结构材料的应用，是现阶段普遍认可的材料，但是由于其是通过添加银(Ag)，来提高材料的焊接性能，因此也提高了铝锂合金的相应成本。

综上，目前需要一种不仅成本较低，而且具有低各异性、可焊接性以及高强度的铝锂合金材料。

发明内容

本发明的目的在于，通过改进合金成分设计并根据合金的特点优化生产工艺，提供一种提高了现有技术中铝锂合金的强度、可焊接性、降低各向形并且大幅降低材料成本的铝锂合金棒及其生产方法。

为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：

一种铝锂合金棒，由如下重量百分比的组分组成：锂6-7.5wt％，铜:4-6wt％，镁：0.1-0.3wt％，锡0.4-0.8wt％，锌：0.2-0.4wt％，锰0.05-0.3wt％，镧和铈：0.2-0.4wt％，余量为铝。

优选地，一种铝锂合金棒，由如下重量百分比的组分组成：锂6.5-7.0wt％，铜4.5-5.5wt％,镁0.125-0.275wt％，锡0.45-0.75wt％，锌0.25-0.375wt％，锰0.1-0.25wt％，镧和铈0.225-0.375wt％，余量为铝。

优选地，一种铝锂合金棒，由如下重量百分比的组分组成：锂6.75wt％，铜5wt％,镁0.2wt％，锡0.6wt％，锌0.3wt％，锰0.175wt％，镧和铈0.3wt％，余量为铝。

本发明提供的上述铝锂合金棒的生产方法，具有以下步骤：

1)按重量比将原料混匀，在750-800℃下熔炼，熔炼时间为1.5-2小时；

2)采用光谱分析法检测熔炼完成的合金液体，确定其成分在范围之内；

3)采用连续铸造的方式生产毛坯圆锭，所述毛坯圆锭的直径为20-50mm，长度为3-4米；

4)时效处理，环境温度为200-220℃，时效退火时间为1.5小时；

5)将所述退火完成的合金棒拉制成形。

进一步地，在步骤5)中，将所述退火完成的合金棒拉制成直径为5mm-40mm的成品。

本发明还提供了上述铝锂合金棒在制备航天航空结构材料中的用途。

采用上述技术方案，本发明的有益效果有：

1、本发明提供了一种铝锂合金棒及其生产方法，同时满足了对多用途材料的低密度、高比强度和比刚度、低温性能和耐腐蚀性、超塑性、高强度、可焊接性、低各异性和低成本的多种需要。

2、本发明在提高锂的含量，并添加锡﹑锌﹑铜﹑锰﹑镁及稀土元素镧和铈的基础上，通过适当的生产工艺，以挤压取代多次热处理或锻打的方式实现了材料质量的整体减小。

3、本材料由于较低的密度及较高的强度，是一种理想的结构材料，可广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，比如飞机内部的连接架，高速动车车厢内部的连接杆等。

具体实施方式

实施例1本发明的铝锂合金棒的制备