[发明专利]一种大深度承压壳体用铝锂合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大深度承压壳体用铝锂合金及其制备方法，包括如下质量百分比的金属原材料：Li 1.0‑1.5％、Cu 3.2‑5.0％、Mg 0.2‑1.0％、Ag 0.4‑0.9％、Zr 0.08‑0.18％、Mn 0.1‑0.5％、Zn 0.2‑1.0％、Si≦0.05％、Fe≦0.8％、Ti≦0.1％、余量为Al；制备时包括以下步骤：(1)配料；(2)喷射成形制备合金锭坯；(3)挤压；(4)锻造镦粗；(5)反向挤压；(6)热处理；(7)去应力时效；本发明利用氩气保护熔炼、炉内精炼的方式，制备出洁净度高、含氢量少的高质量熔体，并采用喷射沉积和电磁搅拌技术制备出高冶金质量铝锂合金铸锭，喷射沉积工艺解决了铝锂合金铸锭组织不均匀、宏观偏析等问题，本发明中制得的铝锂合金锭坯规格为直径＞Φ550mm，形状规则，致密度高，化学成分均匀无宏观偏析。

技术领域

本发明涉及铝合金制备工艺技术领域，更具体的是涉及一种大深度承压壳体用铝锂合金及其制备方法。

背景技术

目前水中兵器的大部分壳体仍采用传统的金属材料。美国对于耐蚀性要求高而强度要求不高的水中兵器壳体采用AA606l-T6铝合金，而对耐蚀性和强度要求均高的壳体则采用AA7175-T73铝合金。强大攻击力的重型水中兵器是必备的杀伤武器，对大深度承压壳体用铝合金提出了高强、轻质及制造技术等更高的要求。

锂是世界上最轻的金属元素。把锂作为合金元素加到金属铝中，就形成了铝锂合金。加入锂之后，可以降低合金的比重，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、较好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。因为这些特性，这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注。正是由于这种合金的许多优点，吸引着许多科学家对它进行研究，铝锂合金的开发事业犹如雨后春笋般迅速发展起来了；铝锂合金具有低密度、高弹性模量、高比强度的特点，还具有良好的疲劳性能、优异的耐腐蚀性能、卓越的塑性成形性能和良好的焊接性等诸多优异性能。因此，铝锂合金成为现在武器装备最具潜力的金属结构材料。

现有生产铝锂合金的工序是将配制好的液态合金熔体经铸造，凝固形成铝锂合金锭坯，然后再通过对锭坯施加挤压、轧制、锻造、环轧等一种或多种变形使其成为航空航天可使用的原材料或构件，通常情况下涉及凝固过程的生产环节(包括模铸、半连续铸造等)并不是生产零件的最终工序，但是由于金属材料的“组织遗传”现象，凝固过程中所形成的材料组织却几乎伴随着零件的整个生命周期，一旦在凝固生产环节发生化学成分的不均匀性以及粗大组织形态，后续加工将很难有效改善，最终影响着零件的性能；

传统的铸造法制备铝锂合金，由于锂非常活泼，在大气中极易氧化，使得铸造过程中锂的烧损量很大，锂的成分很难控制，氧化物不易排除，同时溶体容易吸氢，产生夹杂物和气孔，材料的性能，尤其是韧性减低严重；喷射成形技术是一种凝固冷却速度大，一次近净成型大尺寸锭坯的先进制备技术，可以获得细小均匀的微观组织，并可极大的拓宽合金元素的过饱和固溶度，为开发制备高镁、硅、锂含量的铝合金结构材料，提供解决制备问题的最佳技术方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种大深度承压壳体用铝锂合金，包括如下质量百分比的金属原材料：Li1.0-1.5％、Cu3.2-5.0％、Mg0.2-1.0％、Ag0.4-0.9％、Zr0.08-0.18％、Mn0.1-0.5％、Zn0.2-1.0％、Si≦0.05％、Fe≦0.8％、Ti≦0.1％、余量为Al。

作为本发明技术方案的进一步优化，一种大深度承压壳体用铝锂合金，其，包括如下质量百分比的金属原材料：Li1.2-1.5％、Cu3.6-4.8％、Mg0.4-1.0％、Ag0.5-0.8％、Zr0.12-0.18％、Mn0.2-0.4％、Zn0.6-0.9％、Si≦0.05％、Fe≦0.8％、Ti≦0.1％、余量为Al。

一种大深度承压壳体用铝锂合金的制备方法，包括以下步骤：