一种耐蚀高强韧Al-Li-Cu-Zr-Er合金板材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐蚀高强韧Al

【技术实现步骤摘要】
一种耐蚀高强韧Al
‑
Li
‑
Cu
‑
Zr
‑
Er合金板材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及有色金属合金
，尤其涉及一种耐蚀高强韧Al
‑
Li
‑
Cu
‑
Zr
‑
Er合金板材及其制备方法。

技术介绍

[0002]Al
‑
Li
‑
Cu合金具有低密度，高比强度和比刚度的优点，一直备受航空制造业的关注，被认为是 21 世纪航空航天飞行器理想的轻质结构材料，在海洋军工装备中也同样具有很大的应用潜力。中国专利文献CN11004328B“一种耐蚀铸造铝锂合金及其制备方法”中公开了一种添加了1.5
‑
2%Li，0.5
‑
3.0%Zn，0.1
‑
0.3%Cr，0.1
‑
0.3%Zr，0.1
‑
0.3%Yb，余量为Al的Al
‑
Li合金，在3.5%wt.NaCl溶液中浸泡72小时后，晶间腐蚀深度小于100m，晶间腐蚀等级达到3级。该专利技术在合金成分设计上去除了Cu元素，因而消除了易于发生阳极溶解的富铜区，对铝锂合金腐蚀性能提升有一定的帮助。但也直接导致合金中强化效果最好的T1（Al2CuLi）相不复存在，合金难于获得较高强度，极大的限制了其作为工程构件在海洋军工装备中的应用。中国专利文献CN 114075630 A
ꢀ“
一种高强耐蚀铝锂合金板材及其制备方法”中公开了一种添加 1.0
‑
1.6%Li，3.9
‑
5.2%Cu，0.4
‑
0.7%Mg，0.3
‑
0.6%Ag，0.1
‑
0.3%Cr，0.15
‑
0.4%Mn，0.1
‑
0.3%Ti，余量为Al及杂质的Al
‑
Li
‑
Cu合金。该材料经铸造，两级均匀化，轧制与两级固溶处理、时效处理后虽然合金板材的室温抗拉强度超过600Mpa，但未对合金晶间腐蚀性能进行评估，尤其是该合金中超高的铜含量（大于3.9%）使得合金中析出大量电位较负的含铜相，可能导致合金的耐腐蚀能力下降。如有研究表明Al
‑
1.0Li
‑
4.0Cu
‑
0.4Mg
‑
0. 4Ag
‑
0.14Zr（质量百分比）变形铝合金最大晶间腐蚀深度达到340um，晶间腐蚀等级高达5级。表明铝锂合金中高铜合金化对其耐腐蚀性能带来的危害不可忽视。此外，由于水下导弹发射平台、反舰导弹、鱼雷、深水炸弹等海洋军工装备结构部件综合性能要求日益提高，在提高耐蚀性能的同时，强韧性也必须纳入考虑，但这方面的研究报道目前还较少。
[0003]鉴于此，本专利技术将开发一种耐蚀高强韧Al
‑
Li
‑
Cu
‑
Zr
‑
Er合金板材。可作为新型海洋军工装备结构件所需材料使用。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题或技术问题之一，本专利技术的目的是提供一种优化的合金化学成份，保证合金强度的同时降低铜含量，减弱易于发生阳极溶解的富铜区带来的有害影响，同时通过其他组分的改进，实现细晶强化，最终提升合金的耐腐蚀性能和强韧性。
[0005]为实现上述效果，本申请公开了一种耐蚀高强韧Al
‑
Li
‑
Cu
‑
Zr
‑
Er合金板材，由以下质量百分比的成分组成：Li：0.6%
‑
0.9%、Cu 3.0%
‑
3.8%、Ag 0.2%
‑
0.3%、Mg 0.2%
‑
0.3%、Zr 0.25%
‑
0.35%、Er 0.25%
‑
0.35%、Fe 0.25%
‑
0.03%、Si 0.01%
‑
0.02%，余料为Al，其中Cu和Li的质量比＞4。
[0006]在保证Cu/Li比大于4的同时尽可能减低Cu含量（小于3.8wt%）、Er与Zr复合微合金化添加和制备过程的全流程的工艺优化控制，提高了Al
‑
Li
‑
Cu合金的耐腐蚀性能、强度和
韧性，实现耐蚀高强韧Al
‑
Li
‑
Cu
‑
Zr
‑
Er合金板材的制备。同时本申请还公开了一种耐蚀高强韧Al
‑
Li
‑
Cu
‑
Zr
‑
Er合金板材的制备方法，包括如下步骤：a）.熔炼铸造：合金熔炼在电阻丝炉中进行，将纯Al，纯Ag和中间合金Al
‑
Cu、Al
‑
Zr、Al
‑
Er放入高纯石墨坩埚中并第一次加入精炼覆盖剂，随炉升温至780
±
10℃；保温5
‑
10min待原料完全熔化后，采用适量六氯乙烷（C2Cl6）置于钟罩内压入熔体中，除气结束后扒渣，第二次加入适量精炼覆盖剂；随后让炉温稳定在740℃左右，用钟罩加入Mg，待Mg完全融化后提出钟罩，让炉温稳定在730℃左右, 将铝箔包裹真空包装的纯Li用钟罩压入熔体中，待Li完全融化后提出钟罩；静置2min后进行第二次除气、扒渣，同时第三次加入精炼覆盖剂；静置5min后，用铁勺扒掉表面的覆盖层，将温度稳定在710℃左右进行浇铸；成品铸锭尺寸范围为100
×
100
ꢀ×
24mm至300
×
300
ꢀ×
24mm；b）.均匀化退火：铸锭在真空气氛炉中进行均匀化退火，温度误差严格控制在
±
2℃；本专利技术采用双级均匀化退火工艺，即第一级410
±
10℃下退火8
‑
10h，第二级在510
‑
515
±
2℃下退火14
‑
18h；c）.板材轧制：通过热轧，中间退火，冷轧制得本专利技术合金板材；d）.固溶时效热处理：固溶在盐浴炉中进行，时效处理采取单级时效，在鼓风干燥箱中进行。
[0007]进一步的，步骤a中，实验原料化学成分为纯Al 99.99 wt%、纯Mg99.99 wt%、纯Li99.9 wt%、 Ag99.99 wt%、和中间合金Al
‑
Cu50.0 wt%、Al
‑
Er 20.0 wt%、 Al
‑
Zr 10.0 wt%。
[0008]进一步的，步骤a中，精炼覆盖剂第一次添加量为8
‑
10g，第二次和第三次添加量约为3
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐蚀高强韧Al
‑
Li
‑
Cu
‑
Zr
‑
Er合金板材， 其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Li：0.6%
‑
0.9%、Cu 3.0%
‑
3.8%、Ag 0.2%
‑
0.3%、Mg 0.2%
‑
0.3%、Zr 0.25%
‑
0.35%、Er 0.25%
‑
0.35%、Fe 0.25%
‑
0.03%、Si 0.01%
‑
0.02%，余料为Al，其中Cu和Li的质量比＞4。2.根据权利要求1所述的一种耐蚀高强韧Al
‑
Li
‑
Cu
‑
Zr
‑
Er合金板材的制备方法，其特征在于包括如下步骤：a）.熔炼铸造：合金熔炼在电阻丝炉中进行，将纯Al，纯Ag和中间合金Al
‑
Cu、Al
‑
Zr、Al
‑
Er放入高纯石墨坩埚中并第一次加入精炼覆盖剂，随炉升温至780
±
10℃；保温5
‑
10min待原料完全熔化后，采用适量六氯乙烷置于钟罩内压入熔体中，除气结束后扒渣，第二次加入适量精炼覆盖剂；随后让炉温稳定在740℃左右，用钟罩加入Mg，待Mg完全融化后提出钟罩，让炉温稳定在730℃左右, 将铝箔包裹真空包装的纯Li用钟罩压入熔体中，待Li完全融化后提出钟罩；静置2min后进行第二次除气、扒渣，同时第三次加入精炼覆盖剂；静置5min后，用铁勺扒掉表面的覆盖层，将温度稳定在710℃左右进行浇铸；成品铸锭尺寸范围为100
×
100
ꢀ×
24mm至300
×
300
ꢀ×
24mm；b）.均匀化退火：铸锭在真空气氛炉中进行均匀化退火，温度误差严格控制在
±
2℃；本发明采用双级均匀化退火工艺，即第一级410
±
10℃下退火8
‑
10h，第二级在510
‑
515
±
2℃下退火14
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18h；c）.板材轧制：通过热轧，中间退火，冷轧制得本发明合金板材；d）.固溶时效热处理：固溶在盐浴炉中进行，时效处理采取单级时效，在鼓风干燥箱中进行。3.根据权利要求2所述的一种耐蚀高强韧Al
‑
Li
‑
Cu
‑
Zr
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Er合金板材的制备方法，其特征在于：步骤a中，实验原料化学成分为纯Al 99.99 wt%、纯Mg99.99 wt%、纯Li99.9 wt%、 Ag99.99 wt%、和中间合金Al
‑
Cu50.0 wt%、Al
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Er 20.0 wt%、 Al
‑
Zr 10....

【专利技术属性】
技术研发人员：余鑫祥，张华，史丹丹，孙有政，赵俊凤，戴菡，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：