[发明专利]提高铸造铝锂合金塑性的方法

说明书

本发明涉及一种提高铸造铝锂合金塑性的方法，包括在所述铸造铝锂合金的铸造过程中添加能够与铝形成结构为L1₂型的Al₃M粒子的合金元素；所述合金元素包括Zr、Sc、Er和Yb中的至少两种。通过在铸造铝锂合金中联合添加能够与铝形成结构为L1₂型的Al₃M粒子的合金元素，能显著细化合金铸态组织，还能促进合金在固溶过程中析出共格Al₃M粒子，最终提高铸造铝锂合金中复合粒子Al₃(M,Li)的析出密度，从而提高合金塑性。本发明还进一步对铸造铝锂合金，采取固溶前的低温短时“预时效”处理，能进一步提高合金基体中Al₃M粒子的数量，提高合金塑性。

技术领域

本发明公开了一种提高铸造铝锂合金塑性方法，具体涉及一种联合添加能与铝形成结构为L1₂型的Al₃M粒子的合金元素的合金化方法及一种热处理工艺，属于有色金属技术领域。

背景技术

在铝中每添加1wt％Li能使合金密度降低3％，刚度提高6％，因此，铝锂合金具备密度低、比刚度和比强度高等特性，在航空航天领域显示出广阔的应用前景。研究表明，铝锂合金除上述特性外还具有较好的流动性，能制备形状复杂的构件，同时相比变形合金而言，铸造铝锂合金中可添加的Li含量范围宽，减重效果和刚度优势更为明显，非常适合导弹舱体和鱼雷壳体等构件对材料低密度和高刚度的需求。因此，开展铸造铝锂合金的研究意义重大。

然而，铸造铝锂合金的强化主要来源于Al₃Li颗粒的析出和长大，Al₃Li是一种有序共格相，在塑性变形过程中会引起共面滑移和晶界应力集中，导致铸造铝锂合金塑性较差，不能满足航空航天领域对材料塑性的要求。在铝锂合金中添加Zr、Sc、Yb及Er元素等不仅能细化合金铸态晶粒尺寸，而且还能在固溶过程中析出L1₂型的Al₃M(M＝Zr,Sc,Yb,Er等)共格粒子，这些Al₃M粒子可为后续Al₃Li提供形核核心从而构成Al₃(M,Li)复合粒子。在塑性变形过程中，这些Al₃(M,Li)复合粒子不会被位错切割，从而能够起到分散共面滑移，提高铸造铝锂合金塑性的作用。但是，在传统铝合金的实际熔炼工艺中，Al-Zr和Al-Sc等中间合金一般是最后加入到熔体中，而Zr和Sc等合金元素在铝熔体中的扩散速率远低于Cu、Mg等元素，这样不但弱化了其细化铝合金晶粒的效果，而且容易保留初生Al₃Zr和Al₃Sc颗粒硬脆的特点，损害合金塑性。同时，研究还发现，单独添加Zr、Sc等合金元素对铸造铝锂合金塑性提高不明显。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供一种提高铸造铝锂合金塑性的合金化及其热处理方法，本发明主要通过在铸造铝锂合金中联合添加能与铝形成结构为L1₂型的Al₃M粒子的合金元素(如Zr、Sc、Er及Yb等)，改变Al-Zr等中间合金添加顺序及在固溶前进行“预时效”处理，从而达到提高铸造铝锂合金塑性的目的。

本发明通过提高铸造铝锂合金基体中Al₃M共格粒子和Al₃(M,Li)复合粒子的析出密度，从而最终达到改善铸造铝锂合金塑性的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种提高铸造铝锂合金塑性的方法，包括在所述铸造铝锂合金的铸造过程中添加能够与铝形成结构为L1₂型的Al₃M粒子的合金元素；所述合金元素包括Zr、Sc、Er和Yb中的至少两种。