[发明专利]一种复合添加多种稀土元素的高强韧性变形铝锂合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合添加多种稀土元素的高强韧性变形铝锂合金及其制备方法，所述合金包括按重量百分比计的如下元素：0.8‑3.0％Li、3.0‑6.0％Cu、0.2‑3.0％Mg、0.2‑1.5％Zn，0.1‑0.15％Zr，0.1‑1.0％Gd，0.1‑1.0％Nd，0.1‑1.0％Yb，余量为Al和不可避免的杂质元素。本发明在合金中复合添加稀土元素Gd、Nd及Yb，三种稀土协同作用起到了细晶强化、析出强化、亚结构强化以及固溶强化等多重效果，使合金的强度和韧性均得到改善，制得的铝锂合金的显微组织均匀、各项性能稳定，具有更优良的强度和韧性。该合金在航空航天、高铁、机器人和家用电器等领域具有广阔的运用前景。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种复合添加多种稀土元素的高强韧性变形铝锂合金及其制备方法，具体是一种在Al-Cu-Li-X合金中复合添加多种稀土元素,并通过一定的挤压工艺和热处理手段获得密度低、弹性模量高、强度高和韧性好的变形铝锂合金。

背景技术

铝锂合金是一类具有低密度、高弹性模量、高比强度和高比刚度的铝锂合金，与纤维复合材料并列为航空航天领域的主要材料，正在逐渐替代传统铝合金。研究报道，在Al合金中每添加1wt.％的Li元素均会使得合金密度下降3％，弹性模量提升6％，对于合金力学性能的提升作用十分明显。另外，铝锂合金相较于纤维复合材料有价格优势，维护成本更低，因此，铝锂合金已成为航空航天领域理想的高强轻质材料。中国商用飞机有限责任公司首飞成功的C919大飞机使用铝锂合金占比高达15.5％，每架飞机使用铝锂合金总重达6.53吨之多。同时，在高速列车、机器人及家电等领域的需求也将会越来越迫切。

然而，截至目前为止，大多数牌号的铝锂合金存在强度高而延伸率低或延伸率高而强度不足的窘境，即往往不能同时满足强度高塑性好的要求。由美国在20世纪90年代开发的Weldalite 210铝锂合金，具有较高的拉伸强度，可达750Mpa，屈服强度可达730MPA，其强度是目前铝锂合金中最高，但其塑性T6态下仅有2.8％，要使该合金能应用于实际生产中，则需在维持较高的屈服与拉伸强度的同时，进一步提升合金的延伸率。2195铝锂合金的T6态板材横向性能延伸率虽然达到12.1％，但其屈服强度为551MPA，抗拉强度为592MPA，并未体现出Al-Cu-Li-X合金理想的强度。