一种Al‑Er‑Li合金双级固溶处理工艺，属于有色金属技术领域。合金各组分的质量百分比分别为Er0.1～0.19％，Li2.0～2.1％，不可避免杂志含量＜0.1％，余量为Al，步骤为：Al‑Er‑Li合金铸造完成后，先进行580℃/24h一级固溶处理，再进行640℃/24h固溶处理。该工艺通过双级固溶处理达到合金不过烧的前提下，固溶更高含量Er的目的，为后续时效过程中Er的析出提供足够的驱动力。
A two-stage solid solution process for Al-Er-Li alloy
The invention relates to a two-stage solid solution treatment process of Al Er Li alloy, which belongs to the technical field of non-ferrous metals. The mass percentages of each component are Er 0.1-0.19%, Li 2.0-2.1%, the magazine content is less than 0.1% and the remainder is Al, respectively. The steps are: Al_Er_Li alloy is cast at 580 C/24h, and then solution at 640 C/24h. In this process, the precipitation of Er in the subsequent aging process is driven by the solution of higher content Er in the alloy without sintering.
【技术实现步骤摘要】
一种Al-Er-Li合金双级固溶处理工艺
本专利技术属于有色金属
，具体涉及一种Al-Er-Li合金双级固溶处理工艺。
技术介绍
铝锂合金由于其密度低，弹性模量和比强度高的特点，在航空航天方面受到了广泛的关注。在铝中每加入1％的Li，可使铝合金密度降低3％，模量提高6％。而据推算，如果采用先进铝锂合金取代传统铝合金制造波音飞机，结构质量可以减轻14.6％，燃料节省5.4％，飞机成本下降2.1％，每架飞机每年的飞行费用将降低2.2％；航天运载器每减轻1kg，其发射费用可节省2万美元，因此，铝锂合金在航空航天领域具有重要的意义。铝锂合金的强化效果主要来源于具有L12结构的Al3Li亚稳相。而通过添加微合金化元素Er可以进一步提高Al-Li合金的强度，但Er在Al中具有较低的固溶度，其在640℃时固溶度仅为0.046at.％，常规的Al-Li合金固溶处理温度均低于600℃，而在此温度下，Er在Al中的固溶度极低，使得后续时效过程中，Er无法析出。为了提高Al-Li合金中Er固溶成分，必须将含Er铝锂合金的固溶处理温度提高，以获得更大固溶度的Er成分，同时需要保证合金不出现过烧现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于Al-Er-Li合金固溶处理工艺，通过固溶处理，使得合金在不发生过烧的前提下，获得更高固溶度的Er成分。本专利技术所提供的一种Al-Er-Li合金双级固溶处理工艺，各组分的质量百分比分别为Er0.1～0.19％，Li2.0～2.1％，不可避免杂志含量＜0.1％，余量为Al，步骤为：Al-Er-Li合金铸造完成后，先进行580℃/24h一级固溶处理，再进行640℃/24h固溶处理。本专利技术为了对Al-Er-Li合金进行固溶处理，首先，需要保证合金在固溶处理过程中不发生过烧现象；其次，需要尽可能多的固溶Er元素。根据不同温度下Er在Al中的固溶度，0.19％成分的Er对应的固溶温度约为630℃，考虑到Li的添加可能会降低Er的固溶度，故将固溶处理温度提高到640℃，以达到充分固溶Er元素的目的，但直接对Al-Er-Li合金进行640℃固溶处理后，合金会出现严重的过烧现象。所以，采取双级固溶处理的方式，先经过一级固溶处理580℃/24h，使晶界上的Al-Li、Al-Er共晶组织回溶，然后再进行二级固溶处理640℃/24h，使得Al-Er一次相回溶，从而达到在保证合金不发生过烧的前提下，获得更高固溶成分的Er含量的目的。本专利技术技术方案的优点在于：采用本专利技术的一种Al-Er-Li合金双级固溶处理工艺，使合金在不发生过烧的前提下，能同时获得更高固溶成分的Er含量，为后续时效过程中Er的析出奠定基础。附图说明图1为Al-Er-Li合金经双级固溶处理580℃/24h+640℃/24h后金相组织；图2为Al-Er-Li合金经双级固溶处理580℃/24h+640℃/24h后SEM及EDS照片；图3为Al-Er-Li合金经640℃/24h固溶处理后金相组织；图4为Al-Er-Li合金经590℃/24h固溶处理后金相组织；图5为Al-Er-Li合金经580℃/24h固溶处理后金相组织；图6为Al-Er-Li合金经580℃/24h固溶处理后SEM照片以及EDS图谱；其中图2、图6中的Fe为杂质。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例：实施例1：合金各组分的质量百分比分别为Er0.19％，Li2.1％，不可避免杂志含量＜0.1％，余量为Al，熔炼得到铸锭。将铸锭先进行一级固溶处理580℃/24h，随后继续升温至640℃，进行二级固溶处理24h，对合金进行Keller试剂腐蚀3min，并利用金相显微进对其组织进行观察，如图1所示。由图1可知，合金在经过580℃/24h+640℃/24h双级固溶处理后，晶界上未出现复溶球等过烧组织，说明经过该双级固溶处理工艺后，合金未发生过烧。对该双级固溶处理后的合金进行SEM观察以及能谱分析，如图2所示，由图2可知，经过该双级固溶处理后的合金基体中仅残余少量一次Al3Er相。对比例1：采用的合金材料，加工过程，腐蚀工艺与实施例1相同。得到铸锭后，直接对铸锭进行640℃/24h固溶处理，对合金进行Keller试剂腐蚀3min，并利用金相显微镜对其进行组织观察，如图3所示。由图3可知，合金直接经640℃/24h固溶处理后，合金明显出现过烧组织，说明直接进行该工艺处理后，合金明显发生过烧。对比例2：采用的合金材料，加工过程，腐蚀工艺与实施例1相同。得到铸锭后，直接对铸锭进行590℃/24h固溶处理，对合金进行Keller试剂腐蚀3min，并利用金相显微镜对其进行组织观察，如图4所示。由图4可知，合金直接经590℃/24h固溶处理后，合金过烧特征减少，但晶界上仍然存在复熔球，说明在此温度下，合金仍然处于过烧状态。对比例3：采用的合金材料，加工过程，腐蚀工艺与实施例1相同。得到铸锭后，直接对铸锭进行580℃/24h固溶处理，对合金进行Keller试剂腐蚀3min，并利用金相显微镜对其进行组织观察，如图5所示。由图5可知，合金在经过580℃/24h固溶处理后，未出现晶界粗化或者复熔球等过烧组织，说明在此温度下，合金未发生过烧。对该固溶处理后的合金进行SEM观察及能谱分析，结果如图6所示。由图6可知，经过580℃/24h固溶处理后，基体中仍存在大量的Al3Er一次相，这是因为Er在Al中的固溶度较低，在640℃时，Er在Al中的固溶度约为0.21％，而在580℃时，其在Al中的固溶度仅为0.1％，所以在此温度固溶处理后，基体中仍残余大量的Al3Er一次相。对比例4：根据不同温度下Er在Al中的固溶度数据，如表1所示，Er的成分为0.19％时，对应的固溶温度为630℃～640℃之间，所以，单独进行580℃/24h固溶处理，仅能保证合金不过烧，但不能将该成分下的Er进行充分固溶，所以需要将Al-Er-Li合金进行更高温度下的二级固溶处理。常规Al-Er二元合金的固溶处理温度最高选取在640℃，超过此温度容易出现过烧，同时考虑到Li的添加可能会降低Er的固溶度，所以将二级固溶处理温度选取至Al-Er合金固溶处理最高温度640℃，而通过580℃/24h+640℃/24h双级固溶处理后的Al-Er-Li合金，从其金相观察中未出现过烧组织，从其SEM观察中，仅残余少量Al3Er一次相，说明通过该双级时效工艺达到了在不出现过烧的前提下，固溶更多Er元素的目的。表1为不同温度下Er在Al中的固溶度。表1温度(℃)固溶度(wt.％)5800.105900.116000.126100.156200.176300.196400.21综上所述，本专利技术提供的一种Al-Er-Li合金双级固溶处理工艺为：580℃/24h+640℃/24双级固溶处理工艺，通过该双级时效工艺达到了在不出现过烧的前提下，固溶更多Er元素的目的。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Al‑Er‑Li合金双级固溶处理工艺，其特征在于，其中各组分的质量百分比分别为Er0.1～0.19％，Li2.0～2.1％，不可避免杂志含量＜0.1％，余量为Al；Al‑Er‑Li合金铸造完成后，先进行580℃/24h一级固溶处理，再进行640℃/24h固溶处理。
【技术特征摘要】
1.一种Al-Er-Li合金双级固溶处理工艺，其特征在于，其中各组分的质量百分比分别为Er0.1～0.19％，Li2.0～2.1％，不可...
【专利技术属性】
技术研发人员：高坤元，刘琦兵，丁宇升，聂祚仁，黄晖，文胜平，吴晓蓝，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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