[发明专利]一种高性能铝锂合金

说明书

本发明公开了一种高性能铝锂合金，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为2.5～3.5wt％、Cu为1.0～2.5wt％、Mg为1.3～1.5wt％、Zr为0.08～0.1wt％、La为0.4～0.6wt％、Sc为0.1～0.5wt％，余量为Al。本对所述铝锂合金采用真空熔炼，多道次轧制的制备方法。本发明通过优化所述铝锂合金的成分配比，并添加元素La及Sc，优化所述铝锂合金的相结构及微观组织，使得所述铝锂合金具有高强度及优异的塑韧性；所述铝锂合金在制备过程中，采用真空熔炼，这就避免了所述铝锂合金在熔炼过程中氧化燃烧，有效地防止了铝锂合金在熔炼过程中发生氧化燃烧从而引起熔炼炉的爆炸。本发明用于制造轻量化高性能结构件。

技术领域

本发明属于合金技术领域，特别涉及一种高性能铝锂合金。

背景技术

Li是最轻的金属，密度仅为0.534g/cm³。在铝合金中添加质量分数为1wt％的Li，可使合金的密度下降3wt％、弹性模量上升5wt％。所以铝锂合金作为一种低密度、高弹性模量、高比强度及比刚度的合金，在航空航天领域具有广阔的应用前景。例如空客和波音，都在最新生产的商用客机上采用了铝锂合金。空客A320的地板梁、地板支柱、座椅支撑轨道、机身支架、翼弦肋骨等部件都采用了铝锂合金构件，很好的达到了减重的目的。

随着应用需求的发展及冶金技术的提高，铝锂合金已经经历了三个阶段的发展，其中第一阶段时间跨度为20世纪50年代至60年代，以美国研究出2020合计为代表，2020合金被应用于预警飞机的机翼蒙皮和尾翼水平安定面上，实现了6wt％的减重，但是塑韧性水平太低；第二阶段时间跨度为20世纪70年代80年代后期，以1420合金为代表的低密度型、中强耐损伤型和高强型的铝锂合金，但是存在合金各向异性严重且塑韧性水平低的问题；第三阶段始于20世纪90年代，以高强可焊的1460合金，低各向异性的AF/C-489合金为代表的某方面具有特殊优势的合金为代表，目前国际上正在研发第四代铝锂合金，希望能全面地提高铝锂合金的各方面性能。

随着航天工业的发展，对铝锂合金减重的需求越来越大，但是现有技术处理得到的铝锂合金的强度和塑韧性还不能满足航天工业领域对铝锂合金更高的力学性能的要求，限制了铝锂合金在航空航天领域的广泛应用。

发明内容

本发明提供一种高性能铝锂合金，本发明通过优化铝锂合金中成分的配比，并添加稀土元素，显著地提高了所述铝锂合金的强度及塑韧性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案。

一种高性能铝锂合金，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为2.5～3.5wt％、Cu为1.0～2.5wt％、Mg为1.3～1.5wt％、Zr为0.08～0.1wt％、La为0.4～0.6wt％、Sc为0.1～0.5wt％，余量为Al。

进一步地，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为1.7wt％、Cu为1.2wt％、Mg为1.4wt％、Zr为0.08wt％、La为0.5wt％、Sc为0.2wt％，余量为Al。

一种高性能铝锂合金的制备方法，包括下述步骤：

(1)按照权利要求1所述的化学成分及重量百分比配比原料，并将配比好的原料放入熔炼坩埚中，在真空度为30Pa的熔炼炉中进行熔炼处理，熔炼炉内温度加热至800℃，待所有原料完全熔化后进行搅拌，并保温40min；

(2)将步骤(1)制得的合金熔液倒入压铸机汇总进行压铸；

(3)将步骤(2)制得的合金铸锭在室温下进行轧制处理，第一道次的轧下量为10wt％，完成第一道次的轧制后对合金进行中间热处理，其中间热处理温度为200℃，保温时间为2h，完成中间热处理后，对合金进行最终轧制处理，其轧下量为5wt％；