[发明专利]超轻质高模高强铸造铝锂基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种超轻质高模高强铸造铝锂基复合材料的制备方法，其特征在于，所述铝锂基复合材料包括基体合金和分布在所述基体合金中的增强相；以占所述铝锂基复合材料的总重量计，所述基体合金包括如下质量百分比含量的各元素：Li 2.5～3.5％、Cu 1～2.5％、Mg0.4～0.5％、Sc 0.15～0.2％、Zr 0.15～0.2％、Cd 0～0.2％、杂质元素总含量小于0.2％以及余量为Al；所述增强相为TiB₂ ，所述TiB₂ 在铝锂基复合材料中的含量为1～15wt％，杂质元素包括Fe、Si、K和Na中的一种或多种；

所述铝锂基复合材料的制备方法包括如下步骤：

S1、通过原位自生反应制备TiB₂ /Al母材合金，作为原料备用；

S2、按照比例称取Al-Cu中间合金、Al-Mg中间合金、Al-Li中间合金、Al-Sc中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Cd中间合金、TiB₂ /Al母材合金以及纯铝；

S3、将所述TiB₂ /Al母材合金和纯铝放入坩埚中融化，在750～760℃条件下，依次加入Al-Cu中间合金、Al-Mg中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金、Al-Cd中间合金，熔化完全后，搅拌均匀并在熔体表面均匀撒入覆盖剂；

S4、在保护气氛下将Al-Li中间合金加入经步骤S3处理后得到的熔体中，待完全熔化后，扒去表面浮渣并撒入覆盖剂，搅拌均匀；

S5、将经步骤S4处理后所得熔体进行精炼、静置，然后浇铸到模具中得到铸件，所得的铸件进行双级固溶处理，所述双级固溶处理包括先进行第一级固溶处理，然后再进行第二级固溶处理；其中，第一级固溶处理为460～500℃固溶处理32h，第二级固溶处理为520～540℃固溶24h。

2.根据权利要求1所述的超轻质高模高强铸造铝锂基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对步骤S5所得的铸件进行双级固溶处理后进行单级时效处理。

3.根据权利要求2所述的超轻质高模高强铸造铝锂基复合材料的制备方法，其特征在于，所述单级时效处理的条件为170～190℃下处理24～32h。

4.根据权利要求1所述的超轻质高模高强铸造铝锂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述Al-Cu中间合金含Cu量为49～50wt％，所述Al-Li中间合金含Li量为9～11wt％，所述Al-Mg中间合金含Mg量为8.9～10.6wt％，所述Al-Zr中间合金含Zr量为4～5wt％，所述Al-Sc中间合金含Sc量为2～3wt％，所述Al-Cd中间合金含Cd量为9～10wt％。

5.根据权利要求1所述的超轻质高模高强铸造铝锂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3和步骤S4中，所述覆盖剂包括质量比为3:1的LiCl和LiF。

6.根据权利要求1所述的超轻质高模高强铸造铝锂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述精炼包括不断电用C₂Cl₆ 或氩气精炼5～8分钟；所述静置的时间为3～5分钟；所述浇铸采用钢制模具预先加热至180～200℃。