高锂含量铸造铝锂合金的精炼方法技术

技术编号:19713112 阅读:40 留言:0更新日期:2018-12-08 18:38
本发明专利技术提供了一种高锂含量铸造铝锂合金的精炼方法,其包括如下步骤:S1、将纯铝熔化后,在加入细化合金元素前,于810~820℃下,利用氩气旋转喷吹,进行一级精炼;S2、在加入主合金化元素前,于730~740℃下,利用氩气旋转喷吹,进行二级精炼;S3、在加入主合金化元素后,于720~730℃下,利用氩气旋转喷吹,进行三级精炼。与现有技术相比,本发明专利技术具有如下的有益效果:获得的高锂含量铸造铝锂合金含氢量与含渣量大幅度减少,Li元素烧损率降低,熔炼成本降低,力学性能提高,为高锂含量铸造铝锂合金的开发和实际应用提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
高锂含量铸造铝锂合金的精炼方法
本专利技术涉及一种高锂含量铸造铝锂合金的精炼方法,属于铝合金精炼

技术介绍
铝锂合金材料是一种先进的轻量化结构材料,近年来在航空航天材料中发展尤为迅速,具有密度低、比强度和比刚度高、弹性模量高、疲劳裂纹扩展速率低、低温性能较好、良好的耐腐蚀性和卓越的超塑成形性能等诸多优异的性能。铝锂合金与普通铝合金相比,由于含有较高含量的Li元素,在高温熔炼过程中更容易吸气,氧化,产生的氢气孔和夹渣会严重损害铝锂合金的性能。在专利公开号为CN105925826A李翔光等人专利技术的一种铝合金精炼技术里,介绍了包括惰性气体除空气、一级精炼、二级精炼和降低至常温步骤等方法,可以对普通铝合金进行除气和除渣。但由于他精炼处理的铝合金并不含有Li元素,此方法并不能有效的对高锂含量铸造铝锂合金进行除气、除渣,并且会使Li元素的烧损率较高,提高了熔炼成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提升高锂含量铸造铝锂合金的精炼效果,提高熔体纯净度。针对高锂含量铸造铝锂合金开发新型三级氩气旋转喷吹的精炼工艺,提供了一种高效的铝锂合金精炼方法,获得的高锂含量铸造铝锂合金含氢量与含渣量大幅度减少,Li元素烧损率降低,熔炼成本降低,力学性能提高,为高锂含量铸造铝锂合金的开发和实际应用提供技术支持。本专利技术是通过以下技术方案实现的:本专利技术提供了一种高锂含量铸造铝锂合金的精炼方法,其包括如下步骤:S1、将纯铝熔化后,在加入细化合金元素前,于810~820℃下,利用氩气旋转喷吹,进行一级精炼,加入细化合金元素后在750~780℃温度范围内加入微合金化元素;S2、在加入主合金化元素前,于730~740℃下,利用氩气旋转喷吹,进行二级精炼;S3、在加入主合金化元素后,于720~730℃下,利用氩气旋转喷吹,进行三级精炼。作为优选方案,所述高锂含量铸造铝锂合金中,主合金化元素的含量为1~7%,微合金化元素的含量为0.2~3%,细化合金元素的含量为0.2~0.8%,余量为铝和不可避免的杂质元素,所述杂质元素的总含量不超过0.15%。作为优选方案,所述主合金化元素为锂或锂和铜,所述微合金化元素包括镁、锰、锌中的至少一种,所述细化合金元素包括锆、钪中的一种或两种。作为优选方案,步骤S1所述的一级精炼中,氩气转速为210~250rpm,氩气流量为1.6~2.0L/min,喷吹时间为6~10min。作为优选方案,步骤S2所述的二级精炼中,氩气转速为210~250rpm,氩气流量为1.6~2.0L/min,喷吹时间为11~15min。作为优选方案,步骤S2所述的二级精炼中,氩气转速为210~250rpm,氩气流量为0.8~1.2L/min,喷吹时间为6~10min。本专利技术考虑在高锂含量铸造铝锂合金的熔炼制备过程中,铝熔体中氢溶解度随温度升高而增大,加入Zr或者Sc元素之前熔体温度最高约为810~820℃,此时极易发生吸氢现象,在此温度下进行一级精炼,首次降低熔体内部含氢量与含渣量。一级精炼结束后会依次加入其他合金等元素,保温时间较长,吸氢比较严重,因此在温度范围为730~740℃,加入活泼元素Li之前进行二级精炼来进一步提熔体纯净度,降低含氢量与含渣量。在720~730℃加入Li元素后,熔体处于极易氧化的状态,此时进行三级精炼,采用较小的气流量一方面是为了保证熔体液面的平稳度,降低Li烧损率;另一方面能进一步降低熔体内部含氢量与含渣量,保证浇注前熔体的纯净度。与现有技术相比,本专利技术具有如下的有益效果:获得的高锂含量铸造铝锂合金含氢量与含渣量大幅度减少,Li元素烧损率降低,熔炼成本降低,力学性能提高,为高锂含量铸造铝锂合金的开发和实际应用提供技术支持。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为实施例1中合金的铸态组织25倍金相照片;图2为实施例2中合金的铸态组织25倍金相照片;图3为实施例3中合金的铸态组织25倍金相照片;图4为实施例4中合金的铸态组织25倍金相照片;图5为实施例5中合金的铸态组织25倍金相照片;图6为对比例1中合金的铸态组织25倍金相照片;图7为对比例2中合金的铸态组织25倍金相照片;图8为对比例3中合金的铸态组织25倍金相照片。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术,但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1按照成分及重量百分比为Li2.0%,Cu1.0%,Mg0.2%,Zr0.2%的合金进行配料,先将纯铝及所需中间合金预热到180~200℃,然后将纯铝放入石墨坩埚中熔化。铝锭熔化后,在加入Zr元素之前,温度范围为810℃时,利用氩气旋转喷吹设备进行一级精炼,喷头转速210r/min,气体流量1.6L/min,喷吹时间6min。在加入Li元素之前,温度范围为730℃时,利用氩气旋转喷吹设备进行二级精炼,喷头转速210r/min,气体流量1.6L/min,喷吹时间11min。在加入Li元素之后,温度范围为720℃时,利用氩气旋转喷吹设备进行三级精炼,喷头转速210r/min,气体流量0.8L/min,喷吹时间6min。精炼完成后控制温度720℃,除去熔体表面覆盖剂,将熔体浇铸到预热至200℃左右的钢制模具。该成分合金经过固溶处理,最后经水淬得到T4态合金。经化学析合金成分为(wt%):如表1所示:表1本实施例制备的铝锂合金的铸态组织25倍金相照片如图1所示,无明显气孔与夹渣。实施例2按照成分及重量百分比为Li2.5%,Cu1.5%,Mg0.4%,Mn0.4%,Zr0.25%的合金进行配料,先将纯铝及所需中间合金预热到180~200℃,然后将纯铝放入石墨坩埚中熔化。铝锭熔化后,在加入Zr元素之前,温度范围为812℃时,利用氩气旋转喷吹设备进行一级精炼,喷头转速220r/min,气体流量1.7L/min,喷吹时间7min。在加入Li元素之前,温度范围为732℃时,利用氩气旋转喷吹设备进行二级精炼,喷头转速220r/min,气体流量1.7L/min,喷吹时间12min。在加入Li元素之后,温度范围为722℃时,利用氩气旋转喷吹设备进行三级精炼,喷头转速220r/min,气体流量0.9L/min,喷吹时间7min。精炼完成后控制温度720℃,除去熔体表面覆盖剂,将熔体浇铸到预热至200℃左右的钢制模具。该成分合金经过固溶处理,最后经水淬得到T4态合金。经化学析合金成分为(wt%),如表2所示:表2本实施例制备的铝锂合金的铸态组织25倍金相照片如图2所示,无明显气孔与夹渣。实施例3按照成分及重量百分比为Li3.0%,Cu2.0%,Mg0.6%,Mn0.6%,Zn0.6%,Zr0.3%的合金进行配料,先将纯铝及所需中间合金预热到180~200℃,然后将纯铝放入石墨坩埚中熔化。铝锭熔化后,在加入Zr元素之前,温度范围为815℃时,利用氩气旋转喷吹设备进行一级精炼,喷头转速230r/min,气体流量1.8L/min,喷吹时间8min。在加入Li元素之前,温度范围为735℃时,利用氩气旋转喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高锂含量铸造铝锂合金的精炼方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、将纯铝熔化后,在加入细化合金元素前,于810~820℃下,利用氩气旋转喷吹,进行一级精炼,加入细化合金元素后在750~780℃温度范围内加入微合金化元素;S2、在加入主合金化元素前,于730~740℃下,利用氩气旋转喷吹,进行二级精炼;S3、在加入主合金化元素后,于720~730℃下,利用氩气旋转喷吹,进行三级精炼。

【技术特征摘要】
2018.05.23 CN 20181050189361.一种高锂含量铸造铝锂合金的精炼方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、将纯铝熔化后,在加入细化合金元素前,于810~820℃下,利用氩气旋转喷吹,进行一级精炼,加入细化合金元素后在750~780℃温度范围内加入微合金化元素;S2、在加入主合金化元素前,于730~740℃下,利用氩气旋转喷吹,进行二级精炼;S3、在加入主合金化元素后,于720~730℃下,利用氩气旋转喷吹,进行三级精炼。2.如权利要求1所述的高锂含量铸造铝锂合金的精炼方法,其特征在于,所述高锂含量铸造铝锂合金中,主合金化元素的含量为1~7%,微合金化元素的含量为0.2~3%,细化合金元素的含量为0.2~0.8%,余量为铝和不可避免的杂质元素,所述杂质元素的总含量不超过0...

【专利技术属性】
技术研发人员:荣冕张亮吴国华涂季冰刘文才
申请(专利权)人:上海交通大学鼎镁昆山新材料科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1