一种喷射成形铝锂合金的热处理方法技术

一种喷射成形铝锂合金的热处理方法，属于铝锂合金的热处理技术领域。合金成分Cu 3.7～4.0％；Li 0.8～1.2％；Mg 0.25～0.80％；Ag 0.25～0.60％；Zr 0.08～0.16％；Fe≤0.15％，Si≤0.12％，不可避免杂质≤0.15％，余量为Al。将喷射成形铝锂合金锭坯进行一定温度下热挤压变形，成型为板材后，快速冷却至室温。随后将挤压完毕后的板材进行固溶淬火+冷变形+人工时效处理。时效前冷变形抑制了立方σ相析出，使得更多的T1和θ

【技术实现步骤摘要】
一种喷射成形铝锂合金的热处理方法


[0001]本专利技术属于铝锂合金的热处理
，尤其涉及一种喷射成形铝锂合金的热处理方法。

技术介绍

[0002]随着我国航空航天事业的发展，材料减重已成为科技人员永恒不变的追求目标。而锂元素是迄今为止发现的最轻质的金属元素，在铝合金中添加1％的锂，可使合金密度下降3％，弹性模量增加6％，故铝锂合金的研究一直备受关注。目前铝锂合金已发展到第三代，密度小，模量高，强韧性匹配良好，低各向异性，并兼具良好的抗应力腐蚀性能和机械加工性能，比复合材料和传统铝合金具有更显著的竞争力，在航空航天、轨道车辆和电子封装等领域表现出广阔的应用前景。
[0003]目前铝锂合金的制备工艺主要是传统半连续铸造法，但熔炼铸造技术存在偏析严重、心部晶粒粗大等问题。为了改善这些问题，喷射成形制备法应运而生，其基本过程是将液态金属在受保护性气体中雾化，形成液滴喷射流，经过飞行冷却，在半固态时沉积在收集器上，形成锭坯。采用先进的喷射沉积法得到的合金锭坯氢含量低、成分均匀、无宏观偏析、晶粒细小均匀。
[0004]铝锂合金中一般添加其他微量元素，可析出δ
′
(Al3Li)相、T1(Al2CuLi) 相、θ
′
(A12Cu)相、S
′
(Al2CuMg)相、T
B
(Al
7.5
Cu4Li)和σ(Al5Cu6Mg2)相等强化相，其中T1相(Al2CuLi)与θ
′
相(Al2Cu)是最主要的强化相。由于T1相是片状脆性相，分散共面滑移的效果不大，当强化相只有T1相时，将给材料的塑性带来了明显的下降，因此，研究喷射成形铝锂合金的热处理工艺具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于改善现有技术的不足，提出了一种喷射成形铝锂合金的热处理方法。本专利技术通过适当的预拉伸处理，一方面使合金产生加工硬化，使后续的强度在一个较高的起点开始；另一方面，预拉伸可引入大量的位错或位错缠结，为接下来时效过程T1(Al2CuLi)相和θ
′
(Al2Cu)相的形核提供优越的位置，增加T1相和θ
′
相的析出密度，避免T1(Al2CuLi)相占绝对主导地位，提高合金的强塑性。
[0006]一种喷射成形铝锂合金的热处理方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一：固溶处理：将加热炉加热至505～515℃，将铝锂合金置于所述加热炉均温区，保温时间为1～3h；
[0008]步骤二：淬火：保温结束后，迅速将所述铝锂合金放入室温水中进行水淬；
[0009]步骤三：预变形：采用拉伸机对经过步骤三处理后的铝锂合金进行3～8％的拉伸冷变形处理；
[0010]步骤四，人工时效：将加热炉加热至165～175℃，将经过步骤三处理后的铝锂合金置于所述加热炉均温区保温15～30h；保温完毕后，取出空冷至室温。
[0011]作为本专利技术的进一步说明，所述铝锂合金的元素组成如下：Cu 3.7～4.3％， Li 0.8～1.2％，Mg 0.25～0.80％，Ag 0.25～0.60％，Zr 0.08～0.16％，Fe≤0.15％， Si≤0.12％，不可避免杂质≤0.15％，余量为Al。
[0012]作为本专利技术的进一步说明，所述铝锂合金为合金板材。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0014]本专利技术采用的合金为喷射成形法制备的铝锂合金，经热挤压后合金致密度提高，使得合金具有高塑性。常规的T6单级时效析出σ(Al5Cu6Mg2)相，掠夺了 Cu原子，使得T1相和θ
′
相体积分数降低，达不到良好的力学性能。拉伸冷变形处理大幅度增加晶粒内部的位错密度，为T1相和θ
′
相的非均匀形核提供优越的位置，抑制了立方σ相的析出，使得更多T1和θ
′
强化相在时效工艺中细小均匀分布，晶界析出相断续分布，达到良好的析出效果，从而提高了合金的综合性能。
具体实施方式
[0015]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
[0016]实施例1：
[0017]采用本专利技术所涉及的改善铝锂合金综合性能的方法，对合金成分及重量百分比为：Cu 3.89％，Li 1.01％，Mg 0.47％，Ag 0.31％，Zr 0.12％，Fe 0.04％，Si 0.06％，余量为Al的喷射成形板材进行固溶处理，固溶温度510℃，保温2h，保温结束后进行水淬，转移时间限制在10s内，至合金淬透。采用拉伸机对淬火后的合金进行拉伸冷变形，变形量为4％，之后进行时效处理，时效温度165℃，保温27h。保温完毕后，取出空冷至室温。热处理结束后，对材料进行拉伸试验，拉伸测试按照GB/T 228.1
‑
2010《金属材料拉伸试验》进行，拉伸速率为3mm/s，测量材料的抗拉强度、屈服强度以及延伸率，测试结果如表1所示。
[0018]实施例2：
[0019]利用与实施例1相同合金成分的喷射成形铝锂合金板材，对其进行固溶处理，固溶温度为510℃，保温2h，保温结束后进行水淬，转移时间限制在10s内，至合金淬透。采用拉伸机对淬火后的合金进行拉伸冷变形，变形量为6％，之后进行时效处理，时效温度175℃，保温18h。保温完毕后，取出空冷至室温。热处理结束后，对材料进行拉伸试验，拉伸测试按照GB/T 228.1
‑
2010《金属材料拉伸试验》进行，拉伸速率为3mm/s，测量材料的抗拉强度、屈服强度以及延伸率，测试结果如表1所示。
[0020]对比例1：
[0021]利用与实施例1相同合金成分的喷射成形铝锂合金锭坯，对其进行固溶处理，固溶温度为510℃，保温2h，保温结束后进行水淬，转移时间限制在10s内，至合金淬透。时效工艺为常规单级时效处理，时效温度为175℃，时效时间为24h。保温完毕后，取出空冷至室温。热处理结束后，对材料进行拉伸试验，拉伸测试按照GB/T 228.1
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2010《金属材料拉伸试验》进行，拉伸速率为3mm/s，测量材料的抗拉强度、屈服强度以及延伸率，测试结果如表1所示。
[0022]对比例2：
[0023]利用与实施例1相同合金成分的喷射成形铝锂合金板材，对其进行固溶处理，固溶温度为510℃，保温2h，保温结束后进行水淬，转移时间限制在10s内，至合金淬透。采用拉伸
机对淬火后的合金进行拉伸冷变形，变形量为4％，之后进行时效处理，时效温度185℃，保温9h。保温完毕后，取出空冷至室温。热处理结束后，对材料进行拉伸试验，拉伸测试按照GB/T 228.1
‑
2010《金属材料拉伸试验》进行，拉伸速率为3mm/s，测量材料的抗拉强度、屈服强度以及延伸率，测试结果如表1所示。
[0024]对比例3：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷射成形铝锂合金的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：固溶处理：将加热炉加热至505～515℃，将铝锂合金置于所述加热炉均温区，保温时间为1～3h；步骤二：淬火：保温结束后，迅速将所述铝锂合金放入室温水中进行水淬；步骤三：预变形：采用拉伸机对经过步骤三处理后的铝锂合金进行3～8％的拉伸冷变形处理；步骤四，人工时效：将加热炉加热至165～175℃，将经过步骤三处理后的铝锂合金置于所述加热炉均温区保温15～30h；保温...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晖，高文静，文胜平，魏午，高坤元，吴晓蓝，荣莉，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：