[发明专利]高阻尼阻燃Al‑Li‑Mg‑S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

铝锂合金是锂加上铝和其它元素组成的合金。根据合金成分的不同，铝锂合金的密度可以在2.1-2.5g/cm³之间变化。铝锂合金是铝合金发展的技术前沿，被称为未来最为绿色环保的革命性材料。一般来说，每向铝合金中添加1wt.%的锂，铝合金的密度就下降约3%，而其弹性模量则会上升约6%。由于铝锂合金的成本大约是复合材料(碳纤维增强塑料)的10%，因而在应用上具有明显的比较优势，成为复合材料(碳纤维增强塑料)强有力的竞争产品。

铝锂合金以其密度小、比强度与比刚度高、导热性好、机械加工性能优良以及产品回收利用率高等特点，在国防工业和民用商业领域，特别是现代新型电子商业领域有着十分广阔的应用前景。铝锂合金主要为飞机和航空航天设备的减重而研制的，因此也主要应用与航空航天领域，还应用于军械和核反应堆用材，坦克穿甲弹，鱼雷和其它兵器结构件方面，此外在汽车、机器人等领域也有充分运用。铝锂合金在航空航天中用于制造如战术航空导弹舱段、副翼蒙皮、壁板、加强框、舵面等结构件。若用于制造诱饵鱼雷壳体，以及雷达、卫星上的井子梁、相机架和外壳等，重量可与原来的塑料壳体相当，而刚度更高。采用铝锂合金制造飞机，重量可以减轻14.6%，燃料节省5.4%，飞机制造成本可下降2.1%，每架飞机每年的飞行费用可降低2.2%。

由于锂的化学性质很活泼，在熔炼铝锂合金过程中极容易燃烧，甚至发生爆炸。目前国内外一般采用熔剂覆盖法和气体保护法熔炼生产铝锂合金。熔剂保护法一般采用低熔点的氯盐，但是该方法存在着铸件易产生熔剂夹杂、污染环境以及设备复杂等缺点。气体保护法使用的SF₆气体，但是该气体是产生温室效应的不环保气体。此外，这两种方法还存在着设备造价高、维修费用高、原材料成本高、生产周期长等缺点。因而在急需大规模使用铝锂合金的工业和国防领域，一直存在着现有产量少，工艺繁琐，成本高等急需克服的现状。

为了进一步推广铝锂合金的生产和使用，人们发明了通过合金化的方法来在大气环境中冶炼铝锂合金的工艺。也就是说，通过在铝锂合金中添加有效的合金化元素来提高铝锂合金的起燃温度，开发出了可在大气条件下直接进行熔炼和浇注合金新品种和工艺。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。合金化阻燃的机理是在合金中添加合金元素来影响合金氧化的热力学与动力学过程。在熔体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。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。目前，这一方法已成为铝锂合金实现阻燃的主要发展方向之一。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和阻尼性能，至少要能达到常用铝锂合金的力学性能水平。较早有报道，在铝锂合金中添加Be和Ca能显著提高铝锂合金的抗氧化性能，但Be有剧毒，且过量的Ca会严重损害铝锂合金的力学性能，极大地限制了Be和Ca在阻燃铝锂合金的工业化应用。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供了一种具有在700-800度之间熔炼时具有阻燃性能的高阻尼Al-Li-Mg-S铝锂合金。且在此温度区间熔炼的合金最终产品具有现有铝锂合金的力学性能，和良好的室温塑性，又有良好的高温性能和阻尼性能。

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阻尼Al-Li-Mg-S铝锂合金。按重量百分比计，合金的组成为：Li: 4.0-9.0wt.%, Mg: 2.0-4.0wt.%,In: 1.0-2.0wt.%,Sr: 2.0-8.0wt.%, Ca: 1.0-2.0wt.%, Ho: 0.1-0.2wt.%, Er: 0.4-0.5wt.%, S: 1.0-1.2wt.%，B: 0.5-1.0wt.%，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。