[发明专利]一种超高强铝锂合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超高强铝锂合金及其制备方法。所述合金以质量百分比包括下述组分：Cu 4.3～5.2％，Li 0.8～1.2％，Mg 0.3～0.7％，Ag 0.1～0.5％，Zn 0.81～1.5％，Mn 0.1～0.2％，Zr 0.1～0.2％，Sc 0.09～0.3％，Cu/Li质量分数比4.3～6.5，余量为Al。其制备方法为：按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用大气熔炼或真空熔炼铸造成型铸锭，然后再经过多级均匀化处理、热挤压变形、逐步升温固溶、冷轧变形、时效处理。本发明制备出了比现有铝锂合金性能更为优越的产品，所述产品具有高屈服强度、高硬度、高弹性模量、可热处理强化等特性。

技术领域

本发明涉及一种超高强铝锂合金及其制备方法；属于金属材料制备技术领域。

背景技术

在铝合金中每添加1wt％Li，可使合金密度降低3％，而弹性模量提高6％，而且具有较好的固溶强化效果。因此，铝锂合金具有低密度、高比强度和比刚度、抗疲劳耐腐蚀性能等优点。用铝锂合金取代常规的铝合金可使结构质量减轻10％～15％，刚度提高15％～20％，是一种理想的航空航天结构材料。随着我国航天事业的发展，低密度新型的铝合金不断得到发展，但现有的铝锂合金生产存在难度大、成本高、强度低等问题。

铝锂合金目前已发展到第三代Al-Cu-Li系合金，主要通过调控合金中的主合金化元素与微合金化元素含量，同时通过加工变形与形变热处理，来提高其综合性能。中国专利(专利号201380023370.0)公开了新的2xxx铝锂合金，所述铝合金包含3.5-4.4wt.％Cu、0.45-0.75wt.％Mg、0.45-0.75wt.％Zn、0.65-1.15wt.％Li，该合金是一种低锌含量的铝锂合金，Zn/Mg质量分数比在0.60-1.67之间，同时该合金要求镁含量低于1％，但合金的断裂韧性低。中国专利(专利号201810444457.X)公开了一种高Zn含量的高强韧性挤压变形铝锂合金及其制备方法，合金中各组分为：Zn 4.1-5.5％、Cu 2-4.5％、Mg 2-3％、Li 1-2％、Zr0.1-0.5％，但该合金中镁含量超过了2％，会导致T₁相大量在晶界析出，降低了晶界的强度，从而使合金的断裂韧性降低。中国航发北京航空材料研究院在其专利CN107779705A一种铝锂合金及轧制方法、CN107779706A一种铝锂合金及挤压方法、CN108004445B一种铝锂合金及锻造方法中开发了一种合金，其成分的质量分数为Cu：3％～4.2％；Mg 0.2％～1.4％；Li：0.6％～1.5％；Ag：0～1％；Zr：0.06％～0.15％；Mn：0.2％～0.6％；Zn：0～0.8％；Si≤0.08％；Fe≤0.10％；其它杂质单个≤0.05％；其它杂质总量≤0.15％，余量为Al。其能够满足目前的需求，但其强度最高值仅为663MPa；且未涉及弹性模量等关键参数的优化。随着人们对铝锂合金强度和弹性模量等综合力学能要求的越来越高，如何满足下一代飞行器械的要求，也就成为了铝锂合金研究的重点和难点，基于此本发明提出一种抗拉强度大于680MPa、弹性模量为77～81GPa的新型超高强铝锂合金。

发明内容

本发明为了满足下一代飞行器械的要求，设计并制备一种抗拉强度大于680MPa、弹性模量为77-81GPa的新型超高强铝锂合金。