[发明专利]一种Al-Mg-Li-Yb合金时效处理工艺

说明书

一种Al‑Mg‑Li‑Yb合金时效处理工艺，属于有色金属技术领域。通过时效热处理使得Al₃Li强化相大量弥散析出，使合金可以产生明显的强化效果。合金的各组分按质量百分比分别为Mg 2.70～2.80％，Li 1.20％～1.50％，Yb 0.13％～0.17％，不可避免杂质<0.1％，余量为Al。步骤为：合金铸造完成，均匀化并完成固溶处理后，120℃～150℃/3～5天时效，使得合金硬度达到100HV以上，相比固溶态硬度提高约38Hv。

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种Al-Mg-Li-Yb合金时效处理工艺。

背景技术

铝锂合金在航空航天领域具有非常广泛的应用，主要原因在于其低密度、高比强度、焊接性能优良和疲劳性能优良等特点。每1at.％Li元素添加入铝合金中可以降低铝合金3％的密度，提高其6％的弹性模量。根据资料显示，航空航天领域采用铝锂合金后使得结构件质量减轻10～20％，并且节约了大量的燃料成本、飞行费用和制造成本等。例如在空客A380中，使用2055和2060铝锂合金代替AA2024-T3和AA7075-T6合金应用于飞机的机身和高低机翼等位置。在C919客机上采用2196、2198、2099铝锂合金应用于飞机的纵梁、蒙皮和桁架等。

铝锂合金的主要强化作用来自于弥散析出的AL3Li亚稳相，提高Li的含量，Al3Li析出相的数目越多，强度提升越明显，但同时由于Li含量过高，引起的共面滑移会对合金的塑韧性产生不利的影响。且当降低Li含量时，由于Al3Li是亚稳相，析出驱动力较低，析出相难以弥散析出，起到明显的强化作用。

为了解决低Al₃Li相难以析出的问题，通过在铝锂合金中添加Cu或Mg等合金元素来改善，如Mg元素合金化后，不仅可以产生明显的固溶强化效果，亦可降低Li在Al基体中的固溶度，增加Al3Li相的析出的体积分数，提高合金的强化效果。Al-Mg-Li合金中最具代表性的是前苏联的1420系列，由于1420合金在铝锂合金中比重最小，并且可以在提高刚度的同时，减轻自身重量20％-25％，具有优良的力学性能、焊接性能和耐腐蚀性能，在MIG-29、SU-35等飞行器上大量应用，是非常优秀的航空航天的结构材料。在Al-Mg-Li合金的基础上加入稀土元素Yb，促进Al3Li相的析出，提高强化效果，由于Yb在Al中扩散速率较快，可以采用单级时效工艺，且Al-Yb合金成本低，产生强化效果的同时明显降低生产成本。因此，本专利针对这种Li含量低至1.20～1.50wt％的Al-Mg-Li-Yb合金，设计其时效热处理工艺。

发明内容

本发明提供一种低Li含量的Al-Mg-Li-Yb合金时效处理工艺，该工艺可使合金硬度达到100HV以上。

本发明提供的一种Al-Mg-Li-Yb合金时效处理工艺，合金的各组分按质量百分比分别为Mg 2.70％～2.80％，Li 1.20％～1.50％，Yb 0.13％～0.17％，不可避免杂质<0.1％，余量为Al。步骤为：合金铸造完成，均匀化及固溶处理后，合金在额定功率为2.4KW的时效炉在100℃～200℃范围内进行15分钟到10天的等温时效处理，并对其显微硬度进行测试。

合金优选120℃～150℃/3～5天时效处理，合金硬度达到100HV以上，相比固溶态硬度约提升38Hv。

本发明技术方案的优点在于：

本发明提供的一种Al-Mg-Li-Yb合金时效处理工艺，固溶处理后将合金在120℃～150℃/3～5天单级时效处理，可使合金硬度达到100HV以上，相比固溶态硬度约提升38Hv，并且时效成本较低，性价比较高。

附图说明

图1 Al-2.76Mg-1.35Li-0.15Yb合金在100℃时效硬度曲线

图2 Al-2.76Mg-1.35Li-0.15Yb合金在120℃时效硬度曲线