一种添加Sc的高强高模量铸造Al-Li合金成分设计及制备方法技术

发明专利技术名称一种添加Sc的高强高模量铸造Al

【技术实现步骤摘要】
一种添加Sc的高强高模量铸造Al
‑
Li合金成分设计及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种添加Sc的高强高模量铸造Al
‑
Li合金成分设计及制备方法，属于铝锂合金材料设计制备


技术介绍

[0002]航空航天、武器装备结构件对轻质高强合金的需求长期存在，而且越来越迫切。降低高强合金密度、提高比强度和比模量一直是轻合金研发的重要方向。由于铝锂合金具有密度低、比强度高和比刚度高等优势，它已被广泛用于航空航天领域，我国大飞机C919前机身、机头以及机身中部的蒙皮同样采用AA2060铝锂合金制造。此外，我国首个3.35m直径铝锂合金火箭贮箱采用了第三代高性能铝锂合金，强度提升30％左右，同等条件下结构减重15％以上。然而，铝锂合金的制备困难以及研发成本高使得铝锂合金的应用范围有限，此外航空航天领域结构件的特殊使用条件对铝锂合金的显微组织、力学性能提出了严格的要求，高强高模量铝锂合金的开发设计迫在眉睫。
[0003]为实现新型轻质高强高模量铝合金的开发，成分
‑
微观组织结构
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种添加Sc的高强高模量铸造Al
‑
Li合金成分设计及制备方法，其特征在于，所述的Al
‑
Li合金成分按质量分数组成为Li 0.5
‑
4.0％、Cu 1.0
‑
4.0％、Mg 0.1
‑
3.0％、Zr 0.05
‑
0.5％、Zn 0.5
‑
2.0％、Sc 0.1
‑
1.0％和余量的Al等，所述方法包括以下步骤：首先采用集成计算模拟方法设计高强高模量Al
‑
Li合金成分，对快速凝固的离心铸造工艺参数进行有限元计算仿真优化，然后采用离心铸造方法制备铝锂合金，随后对制备的铝锂合金进行多级热处理，所述计算模拟设计成分、优化工艺方法、具体制备工艺以及热处理工艺步骤如下所示：(1)以铝锂合金中Li、Cu、Mg为主要合金成分，通过变化三种合金成分的含量达到高模量的目的，采用计算模拟输入Li、Cu、Mg的含量，同时结合相图计算预测对应的析出相，优化并输出三种元素获得高模量的平衡成分；(2)以有限元计算仿真优化离心铸造工艺参数，对离心速度进行优化以获得最优的微观组织；(3)利用设计的成分和优化的离心速度进行离心铸造制备铝锂合金，离心速率为300～1000r/min，离心时间为30～120s；(4)将离心铸造制备的铝锂合金进行固溶处理，温度为400℃～580℃，保温时间为1～40h，升温速率为5℃/min～20℃/min；(5)对固溶处理态铝锂合金进行时效处理，结束后置于空气中冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种添加Sc的高强高模量铸造Al
‑
Li合金成分设计及制备方法，其特征在于，步骤(1)中计算模拟设计合金成分方法是采用Jmatpro软件，首先输入Li、Cu合金成分，输出铝锂合金模量数值，获得实现高模量铝锂合金的最佳Li、Cu成分，其中成分区间为0.01～0.1wt.％；随后输入Li、Mg合金成分，输出铝锂合金模量数值，获得实现高模量铝锂合金的最佳Li、Mg成分，其中成分区间为0.01～0.1wt.％。最后结合相图计算，利用Pandat相图计算软件预测对应的析出相，优化并输出三种元素获得高模量的平衡成分。3.根据权利要求1所述的一种添加Sc的高强高模量铸造Al
‑
Li合金成分设计及制备方法，其特征在于，步骤(2)中有限元计算仿真优化离心铸造工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊升，薛程鹏，王硕，杨兴海，田光元，李全，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：