[发明专利]一种Al-Li合金材料及其制备处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种Al-Li合金材料及其制备处理工艺。

背景技术

在航天航空工业中,铝锂合金由于具有低密度、高比强度和比刚度等特点,用其取代常规铝合金,可使构件质量减轻10%~15%,刚度提高15%~20%,特别是其价格比先进的复合材料便宜很多,因此,被认为是21世纪航天航空工业最理想的轻质量高强度结构材料。由前苏联开发的Al-Mg-Li系1420铝锂合金,与其它系列的铝锂合金相比,密度更低,而且具有优良的抗腐蚀性能、低温性能和极好的可焊性,因而可用焊接代替铆接以获得更大程度的减轻飞行器自重,从根本上改变了铝锂合金在使用上的局限,充分地利用了铝锂合金的潜力,其在航天航空工业有着广阔的应用前景。当前在国内,由于航天航空工业发展的需要,对1420铝锂合金研究生产提出了更为迫切的要求。为此,全面掌握1420铝锂合金的力学性能显得至关重要。国内已对其热处理工艺和强塑性状况进行了一些研究,而关于该合金力学性能各向异性方面的研究报道仍很少。基于此,本文着重研究了1420铝锂合金板材力学性能的各向异性水平及其表现规律,并从晶粒形貌和时效析出相对合金各向异性的影响入手,对其各向异性的产生机理进行了初步的讨论,提出了一些改善其各向异性的措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种Al-Li合金材料及其制备处理工艺，已解决现有技术的不足。

本发明的技术方案是：一种Al-Li合金材料及其制备处理工艺，轧制平面内分别沿轧制方向0b、横向90b和与轧制方向成30b,45b,60b的方向剪取，热处理工艺采取:固溶450e,25min,水淬+人工时效120度4-24h,空冷。

轧制方向和横向的强度较高,45b,60b方向的强度较低;而塑性则是45b,60b方向塑性较好,轧制方向和横向的塑性较差。

本发明的有益效果：

该合金的力学性能各向异性的表现规律为:轧制方向和横向的强度较高,45b,60b方向的强度较低;而塑性则是45b,60b方向塑性较好,轧制方向和横向的塑性较差。

屈服强度与抗拉强度各向异性的表现规律有所不同:对于屈服强度而言,轧制方向的值最大,45b方向的值最小;而对于抗拉强度而言,横向的值最大,60b方向的值最小。

附图说明

图1为拉伸试验样品截取方向。

具体实施方式

用1420铝锂合金板材由西南铝业提供,板厚1.5mm左右,其化学成分见表1所示。首先对试样进行硬度测试,做出时效硬化曲线。试样的热处理工艺为:固溶450度,25min,水淬+120e人工时效不同时间,空冷。固溶及人工时效处理分别在盐浴炉和干燥箱中进行。硬度测试在HVA-10A型低负荷维氏硬度机上进行,负荷为1kg,每个时间点均测取6个以上的有效测试值。

在轧制平面内分别沿轧制方向(0b)、横向(90b)和与轧制方向成30b,45b,60b的方向剪取。热处理工艺采取:固溶450e,25min,水淬+人工时效120度/(4,12,24h),空冷。在CSS-44100电子万能试验机上进行室温拉伸实验,拉伸速度为2mm/min^-1。采用电解抛光、阳极覆膜的方法制样,在Ployvar-Met金相显微镜上进行金相组织观察。拉伸试样的断口形貌在KYKY-2800型扫描电镜上进行,加速电压为20kV。

表2为1420铝锂合金试样的时效硬化曲线。从表2中可以看出,1420铝锂合金具有明显的时效强化效应。时效初期硬度增加很快,时效至4h左右硬度便达到较高值,随后硬度增加变缓,到12h以后硬度值随时效时间的延长增加更缓。基于此,在用于研究各向异性的拉伸试样的热处理工艺中选择时效时间为4,12和24h。