[发明专利]一种航空机轮用低密度耐损伤铝锂合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种航空机轮用低密度耐损伤铝锂合金及其制备方法，包括熔炼、除气精炼、喷射成形等步骤，并通过四火锻造工艺对合金进行进一步处理从而制得Si的质量分数≤0.06％，Fe的质量分数≤0.6％，且H含量低于0.15cm³/100g的合金，相对7050，该合金比强度提高12％，比模量提高12％，断裂韧性提高6％，相对LD10，该合金比强度提高34％，比模量提高12％，断裂韧性提高14％。

技术领域

本发明涉及一种航空机轮用低密度耐损伤铝锂合金及其制备方法。

背景技术

面对复杂的国际政治、经济、军事斗争环境，重载、远程、高速、安全可靠等性能将是航空军用飞机发展方向。在军机设计理念上及设计准则上，从单一的静强度设计准则发展到破坏安全设计准则，进而又发展到损伤容限设计准则。

结构材料是上述武器装备性能保障的基础。长期以来，2xxx、7xxx铝合金一直是军机最主要的轻质结构材料。为了实现结构的进一步轻量化，同时提高材料加工工艺性能、耐应力腐蚀性能和安全性，铝锂合金在军机中的应用和发展迅猛，并开发了一系列合金牌号以满足不同的结构应用需求。特别是近十年来，以降低损伤结构危险性、提高安全可靠性为目的的新一代低密度、高耐损伤铝锂合金(如美国铝业的2050、2055等)得到长足发展，已大量应用于F-22、F-35等先进战机的机翼/机身接头、舷窗、顶框、翼梁、翼肋等部位，并有逐步取代7050铝合金的趋势。

航空机轮是保障飞机起飞、着陆安全的关键机载设备，安装在飞机起架上伴随着每次起飞看陆，均需承受飞机起飞、着陆、地面滑行、停机、转弯、刹车制动等综合性的复杂交变载荷。

随着重载、短距起降等飞机的发展，对航空机轮性能要求越来越高，在要求航空机轮重量尽可能轻的情况下，实现越来越高的载荷承载、越来越长的使用寿命，越来越低的损伤结构危险性。据航空故障统计，飞机在起飞着陆阶段发生的故障占总故障次数的40％左右，其中每次着陆瞬时冲击、长期疲滚转是航空机轮损伤破坏的主要起因，因此，航空机轮的比强度、比刚度、耐久性、耐损伤性是机轮的主要提升方向。

以某型飞机机轮为例，设计要求机轮的单位质量承载能力提高约25％，机轮寿命延长约200％，重量降低5％，使用现有常规航空机轮铝合金已难以满足技术要求。迫切需要应用具有高比强度、高模量、高损伤容限以及热稳定性的新型铝合金。但我国铝锂合金的发展与国外存在较大差距，尚不能形成稳定的保供能力，低密度高损伤铝锂合金在我国武器装备上的应用还处于空白。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种航空机轮用低密度耐损伤铝锂合金及其制备方法。

一种航空机轮用低密度耐损伤铝锂合金，包括Cu、Li、Zn、Ti、Mg、Zr和Al，其中Cu的质量分数为2.5％～4.2％，Li的质量分数为0.7％～1.35％，Zn的质量分数为0.13％～0.2％，Mg的质量分数为0.25％～0.65％，Zr的质量分数为0.11％～0.25％，Ag的质量分数为0.4％～0.8％，Ti的质量分数为0.08％～0.12％，Si的质量分数≤0.06％，Fe的质量分数≤0.6％，余量的Al。

优选地，其中固态H含量≤0.15cm³/100g。

上述航空机轮用低密度耐损伤铝锂合金的制备方法，包括以下步骤：

①、按合金质量百分数要求配料；

②、熔化配好的金属料，熔炼温度在730℃～780℃，在惰性气体保护下添加高纯锂锭；

③、对熔体进行除气精炼；

④、通过喷射成形制备合金锭坯，喷射完成后，锭坯在沉积室冷却到280℃～350℃后，取出空冷；