一种高强轻质铝锂合金制造技术

本发明专利技术公开了一种高强轻质铝锂合金，其特征在于，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为2.5～3.5％、Cu为1.0～2.5％、Mg为1.3～1.5％、纳米碳纤维10％、Pr为0.4～0.6％、Nd为0.1～0.5％，余量为Al。本对所述铝锂合金采用真空熔炼，多道次轧制的制备方法。本发明专利技术通过优化所述铝锂合金的成分配比，并添加元素Pr、Nd及纳米碳纤维，优化所述铝锂合金的相结构及微观组织，使得所述铝锂合金具有高强度及优异的塑韧性；所述铝锂合金在制备过程中，采用真空熔炼，这就避免了所述铝锂合金在熔炼过程中氧化燃烧，有效地防止了铝锂合金在熔炼过程中发生氧化燃烧从而引起熔炼炉的爆炸。本发明专利技术用于制造轻量化高性能结构件。

【技术实现步骤摘要】
一种高强轻质铝锂合金
本专利技术属于合金
，特别涉及一种高强轻质铝锂合金。
技术介绍
Li是最轻的金属，密度仅为0.534g/cm3。在铝合金中添加质量分数为1％的Li，可使合金的密度下降3％、弹性模量上升5％。所以铝锂合金作为一种低密度、高弹性模量、高比强度及比刚度的合金，在航空航天领域具有广阔的应用前景。例如空客和波音，都在最新生产的商用客机上采用了铝锂合金。空客A320的地板梁、地板支柱、座椅支撑轨道、机身支架、翼弦肋骨等部件都采用了铝锂合金构件，很好的达到了减重的目的。随着应用需求的发展及冶金技术的提高，铝锂合金已经经历了三个阶段的发展，其中第一阶段时间跨度为20世纪50年代至60年代，以美国研究出2020合计为代表，2020合金被应用于预警飞机的机翼蒙皮和尾翼水平安定面上，实现了6％的减重，但是塑韧性水平太低；第二阶段时间跨度为20世纪70年代80年代后期，以1420合金为代表的低密度型、中强耐损伤型和高强型的铝锂合金，但是存在合金各向异性严重且塑韧性水平低的问题；第三阶段始于20世纪90年代，以高强可焊的1460合金，低各向异性的AF/C-489合金为代表的某方面具有特殊优势的合金为代表，目前国际上正在研发第四代铝锂合金，希望能全面地提高铝锂合金的各方面性能。随着航天工业的发展，对铝锂合金减重的需求越来越大，但是现有技术处理得到的铝锂合金的强度和塑韧性还不能满足航天工业领域对铝锂合金更高的力学性能的要求，限制了铝锂合金在航空航天领域的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种高强轻质铝锂合金，本专利技术通过优化铝锂合金中成分的配比，并添加稀土元素及纳米碳纤维，显著地提高了所述铝锂合金的强度及塑韧性。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案。一种高强轻质铝锂合金，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为2.5～3.5％、Cu为1.0～2.5％、Mg为1.3～1.5％、纳米碳纤维为10％、Pr为0.4～0.6％、Nd为0.1～0.5％，余量为Al。进一步地，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为1.7％、Cu为1.2％、Mg为1.4％、纳米碳纤维为10％、Pr为0.5％、Nd为0.2％，余量为Al。一种高强轻质铝锂合金的制备方法，包括下述步骤：(1)按照Li为1.7％、Cu为1.2％、Mg为1.4％、Pr为0.5％、Nd为0.2％，余量为Al，配比原料，并将配比好的原料放入熔炼坩埚中，在真空度为30Pa的熔炼炉中进行熔炼处理，熔炼炉内温度加热至800℃，待合金完全熔化后，加入10％纳米碳纤维进行搅拌，并保温1h；(2)将步骤(1)制得的合金熔液倒入压铸机中进行压铸；(3)将步骤(2)制得的合金铸锭在室温下进行轧制处理，轧下量为10％，完成第一道次的轧制后对合金进行最终热处理，其最终热处理温度为360℃，保温时间为4h。进一步地，所用熔炼坩埚为碳化硅坩埚。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过优化所述铝锂合金的成分配比，加入纳米碳纤维，纳米碳纤维作为增强相，纳米碳纤维强度很高，易在纤维周围造成位错塞积提高位错密度，从而形成一种类似位错强化的作用，提高复合材料的性能；并添加元素Pr及Nd，优化所述铝锂合金的相结构及微观组织，使得所述铝锂合金具有高强度及优异的塑韧性；所述铝锂合金在制备过程中，采用真空熔炼，这就避免了所述铝锂合金在熔炼过程中氧化燃烧，有效地防止了铝锂合金在熔炼过程中发生氧化燃烧从而引起熔炼炉的爆炸。本专利技术用于制造轻量化高性能结构件。具体实施方式以下将结合实施例对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本专利技术创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。一种高强轻质铝锂合金，其化学成分及重量百分比为：Li为1.7％、Cu为1.2％、Mg为1.4％、纳米碳纤维为10％、Pr为0.5％、Nd为0.2％，余量为Al。一种高强轻质铝锂合金的制备方法，包括下述步骤：(1)按照Li为1.7％、Cu为1.2％、Mg为1.4％、Pr为0.5％、Nd为0.2％，余量为Al，配比原料，并将配比好的原料放入熔炼坩埚中，在真空度为30Pa的熔炼炉中进行熔炼处理，熔炼炉内温度加热至800℃，待合金完全熔化后，加入10％纳米碳纤维进行搅拌，并保温1h；(2)将步骤(1)制得的合金熔液倒入压铸机中进行压铸；(3)将步骤(2)制得的合金铸锭在室温下进行轧制处理，轧下量为10％，完成第一道次的轧制后对合金进行最终热处理，其最终热处理温度为360℃，保温时间为4h。进一步地，所用熔炼坩埚为碳化硅坩埚。表1为本实施例1中铝锂合金的力学性能列表，可以看出本专利技术通过优化所述铝锂合金的成分配比，并添加稀土元素及纳米碳纤维，优化所述铝锂合金的相结构及微观组织，使得所述铝锂合金具有高强度及优异的塑韧性。表1实施例1中铝锂合金的力学性能列表剪切强度(MPa)抗弯强度(MPa)抗拉强度(MPa)抗压强度(MPa)600750700650以上对本专利技术的较佳实施方式进行了具体说明，但本专利技术创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本专利技术精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强轻质铝锂合金，其特征在于，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为2.5～3.5％、Cu为1.0～2.5％、Mg为1.3～1.5％、纳米碳纤维为10％、Pr为0.4～0.6％、Nd为0.1～0.5％，余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种高强轻质铝锂合金，其特征在于，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为2.5～3.5％、Cu为1.0～2.5％、Mg为1.3～1.5％、纳米碳纤维为10％、Pr为0.4～0.6％、Nd为0.1～0.5％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种高强轻质铝锂合金，其特征在于，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为1.7％、Cu为1.2％、Mg为1.4％、纳米碳纤维为10％、Pr为0.5％、Nd为0.2％，余量为Al。3.一种高强轻质铝锂合金的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)按照Li为1.7％、Cu为1.2％...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春建，
申请(专利权)人：杨春建，
类型：发明
国别省市：广东,44