[发明专利]高导热阻燃Al‑Li‑Ni‑Se铝锂合金

说明书

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铝锂合金。

背景技术

可持续发展、节能减排、轻量化是当今社会人们关注与讨论的热点。加速开发与利用铝合金材料是实现可持续发展的重要举措之一。铝锂合金比一般的铝合金低，密度在1.35-1.65 g/cm³之间。铝锂合金与钢铁结构件比能够减重40-50%，与一般铝合金比能够减重20-30%。在铝合金中每加入1wt.%的锂，可使铝合金密度降低3%，模量提高6%。加入锂之后，不仅可以降低铝合金的比重，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、较好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。

铝锂合金作为很轻的金属结构材料，具备普通铝合金比强度、切削性、和散热性优越的特性。铝锂合金具有优良的抗震性能，还具有抵抗高能粒子穿透能力和优良的电磁屏蔽性能。在通讯电子工业、军工和航空航天领域中有着广阔的应用前景。铝锂合金同时还具有良好的切削加工性能与加工成型性能，是航天航空、汽车、3C电子产业等领域最理想的结构材料之一。可以预见，随着3C产品的快速发展，铝锂合金的需求日益扩大。此外，铝锂合金还具有其它一系列优点:抗压屈服极限超出普通铝合金2/3、对缺口不敏感、冲击韧性好、抗弯强度大、机械性能的各向异性不明显、塑性好、容易变形加工、容易焊接成形、比热容量大导热性低。铝锂合金可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其它铝合金材料，具有广泛的应用前景。采用先进铝锂合金取代铝合金来制造飞机，重量可以减轻14.6%，燃料可以节约55.4%，飞机成本就会下降2.1%，每一架飞机每年的飞行费用也会下降2.2%。

由于锂的化学活泼性，铝锂合金在熔炼过程中极易发生氧化、燃烧甚至爆炸，这使得铝锂合金的大规模产业化和应用受到了限制。因此，阻止铝锂合金在熔炼过程中氧化燃烧一直是铝锂合金研究和产业化的一个重要课题。目前较成熟的阻燃方法是熔剂保护法，一般采用低熔点的氯盐。此外还有气体保护法，一般采用CO₂，SO₂和SF₆气体。然而，这两种方法都有缺陷，如易产生有毒气体污染环境和造成熔剂夹杂而损害合金力学性能。此外，熔炼、浇注设备和工艺复杂，加大了成本等。

通过合金化的方法达到阻燃的目的，是解决铝锂合金燃烧问题的发展方向之一。从20世纪50年代以来，合金阻燃法的研究受到极大重视。所谓合金阻燃，指通过向合金中添加合适的合金元素，使其在熔炼过程中大气环境下自动生成保护性氧化膜或者氮化膜，来影响合金氧化的热力学与动力学过程，在合金表面形成具有保护作用的致密氧化膜，达到阻止合金剧烈氧化的目的。这样将大大降低设备及工艺的复杂程度，也不会对环境造成严重污染，因而具有巨大的发展潜力。与熔剂保护和气体保护相比，合金化阻燃可以消除熔剂夹杂，提高合金的力学性能与抗腐蚀性能，消除有害气体对大气的污染。但是，作为一种结构材料，只具有熔炼时的抗燃烧性能是远远不能满足要求的，更重要的是最终的铝锂合金产品还要同时拥有令人满意的力学强度，至少要能达到常用铝锂合金的力学性能水平。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有阻燃性的高导热Al-Li-Ni-Se铝锂合金。在保证常见铝锂合金力学性能的同时，具有传统铝锂合金不具备的高导热性能：传热系数为120-140W/m.K，传统铝锂合金为85W/m.K左右。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有在700-800度之间熔炼时具有抗燃烧性能的高导热Al-Li-Ni-Se铝锂合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Li: 2.0-8.0wt.%, Ni: 1.0-5.0wt.%,Se: 1.0-2.0wt.%,Sr: 2.0-3.0wt.%, Ca: 2.0-4.0wt.%, Th: 0.1-0.5wt.%, B: 0.5-1.5wt.%，S: 1.0-1.5wt.%，余量为铝。该铝锂合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量在2.0-5.0wt.%左右。