高性能稀土铝锂合金制造技术

一种铝锂合金，属于新型材料领域，其特征是在铝锂合金中加入了稀土元素Ｃｅ（或Ｌａ），具有疲劳抗力，疲劳裂纹扩展抗力高，耐蚀性能和耐热性能高，断裂韧性和拉伸塑性均优良的特性，这种合金用于飞机制造，能使飞机自身重量减轻７—１５％以上，是一种很有魅力和前途的材料，受到各国航空航天界的很大重视。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于铝锂合金，具体地说是一种Al-Li-Cu-Zr-Ce(或La)系的新型航空、航天材料，属新型材料领域。经西北地区专利服务中心及陕西省专利技术专利服务中心专利查新，检索结果证明在国内外专利文献中均无与此相同和类似的专利。目前，美、英、法、苏等国已研制出了多种牌号的Al-Li合金，如美国的2090，英国的8090，8091，法国的8091、2091，苏联的1420等，已分别进入了使用或试用阶段。但是，目前的Al-Li合金还存在一定问题，最突出的是疲劳无裂纹寿命低，短裂纹扩展速率快，耐蚀性较差。我国与西德联合研制的MPC75客机，原计划大量使用Al-Li合金，由于Al-Li合金的疲劳及耐蚀等问题，目前已延期使用。美国波音公司新设计的大型客机波音7J7，原计划大量使用Al-Li合金，也由于疲劳和短裂纹扩展抗力等问题，计划一再延迟。本专利技术的目的在于克服上述合金之不足，而提供一种疲劳抗力，裂纹扩展抗力，耐蚀性，耐热性均优良的高强型Al-Li合金。本专利技术提供了一种稀土铝锂合金，该合金1.9-2.6%(重量)Li、2.4-3.0%(重量)铜、0.08-0.15%(重量)Zr和0.01-0.2%(重量)Ce(或La)，余量为铝和杂质元素。优先选择的稀土元素含量为0.02-0.15%(重量)Ce(或La)。本专利技术与现有技术相比，(如美国研制的牌号为2090的同类型合金，在同样的生产和试验条件下)，具有以下优点1、疲劳抗力高，其疲劳极限比2090合金高8%。2、疲劳裂纹扩展抗力高，其名义应力强度因子坎门值为2090合金门坎值的1.5倍，特别可贵的是其本征应力强度因子门坎值比2090合金的高1.67倍。3、耐蚀性能高，在3.5%NaCl水溶液中浸泡350小时后，其横向拉伸性能损失比2090合金损失小得多。2090合金δb损失4.5%，δ损失60.3%，而新合金的δb损失仅为1.6%，δ损失仅为28%。4、耐热性能比2090合金高得多。在200℃，147MPa应力作用下，拉断时间为2090合金的2.9倍。5、断裂韧性和拉伸塑性均比2090合金高。具体数据见表1-4表1、不同合金(2mm板材)横向机械性能对比(同一试验条件) 表4、稀土元素对工业纯Al熔配合金性能的影响 现对本专利技术做进一步描述本专利技术稀土铝锂合金的熔铸采用两种方法，所用原材料为高纯度的Al和高纯度的Li，Li以纯金属形式加入，Cu、Zr以Al的中间合金形式加入，Ce(或La)以纯金属或Al的中间合金形式加入。1、真空感应加热法将原材料除锂以外，均放入坩锅中，将锂用铝箔包好放入塑料室中，抽真空至10-3乇。通电加热化料，熔化后控温勿使太高，当熔体温度在700℃时，充氩，加入纯锂，断续大功率通电搅拌后，在740-760℃浇铸。2、电阻炉通氩保护加热法将原料除锂及Al-Zr合金外，均放入坩锅中，通电化料、熔化完后，充分搅拌，用C2Cl6精炼除气，撇渣，在液面上均匀地撒一层熔剂(LiCl+LiF)升温，加入Al-Zr合金，之后通氩保护加锂及铝钛硼细化剂，通氩入熔体二次除气，撇渣后，在740℃吹氩保护浇注。合金铸锭的均匀化制度为480℃/6小时+515℃/20小时，空冷。合金的热轧加热温度为480-490℃。合金的温轧加热温度为300℃±10℃。合金也可在热轧后于490-500℃加热保温水冷，再进行冷轧，冷轧的总变形量小于70%，每道次变形量不大于10%。用上述工艺可获得本专利技术合金所制的半成品或板材。权利要求1.一种铝锂合金，其特征是含有1.9--2.6%(重量)Li、2.4--3.0%(重量)铜、0.08--0.15%(重量)Zr和0.01--0.2%(重量)Ce(或La)，其余为铝和杂质元素。2.如权利要求1所述的合金，其特征是合金加入了稀土元素Ce(或La，且含量为0.02-0.15%(重量)。全文摘要一种铝锂合金，属于新型材料领域，其特征是在铝锂合金中加入了稀土元素Ce(或La)，具有疲劳抗力，疲劳裂纹扩展抗力高，耐蚀性能和耐热性能高，断裂韧性和拉伸塑性均优良的特性。这种合金用于飞机制造，能使飞机自身重量减轻7—15％以上，是一种很有魅力和前途的材料，受到各国航空航天界的很大重视。文档编号C22C21/00GK1062176SQ9010991公开日1992年6月24日 申请日期1990年12月5日 优先权日1990年12月5日专利技术者张宝昌, 何明, 陈铮, 孟亮, 王宗贞 申请人:西北工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝锂合金，其特征是含有１．９－－２．６％（重量）Ｌｉ、２．４－－３．０％（重量）铜、０．０８－－０．１５％（重量）Ｚｒ和０．０１－－０．２％（重量）Ｃｅ（或Ｌａ），其余为铝和杂质元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝昌，何明，陈铮，孟亮，王宗贞，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]