一种Li-Nb铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Li-Nb铝合金及其制备方法，该种铝合金各成分的重量百分比为：Cu：1.0-4.0％，Mn：0.1-0.4％，Cd：0.15-0.25％，Ti：0.05-0.25％，B：0.05-0.1％，Zr：0.1-0.4％，Li：0.1-1.0％，Nb：0.2-0.55％，稀土元素：0.2-0.9％，余量为Al。本发明专利技术实施例在普铝中引入合金元素和稀土元素，以常见的原料加工获得高强耐热、铸造性能好的铝合金材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新材料
，尤其涉及。
技术介绍
随着中国和世界铝产量通涨，各厂家在铝合金中加入多种合金化元素，分别起到固溶强化、弥散强化、晶界强化和表面稳定化等作用，使得铝合金在高温下可保持优异的力学性能。铝合金熔炼的核心环节是高质化处理，包括熔体化和组织结构细化均匀化。组织结构细化均匀化通常采用变质处理，是以添加剂或机械、物理方法构成铝合金熔体及固溶体的基本单元——结晶体的尺寸尽可能小，分布尽可能均匀。变质处理添加剂又称为变质剂，需要具备化学性质稳定、熔点高、晶格尺寸与铝 相适应等性质，目前，常用的变质剂多为钛、硼、稀土化合物等，在铝合金领域，变质剂多为粉末状的碱金属卤化物复合盐，这种变质剂在Al-Si系铝合金中有较好的变质效果，但在Al-Cu系铝合金中变质效果不佳。目前，可耐高温的Al-Cu系铝合金(ZL 201A、ZL 204A、ZL 205A)大多采用精铝为原料，加入Sc、Ag等贵重金属，导致该系铝合金虽然具有高强韧性，但成本过高，只能用于航空航天、国防军工等尖端领域，无法推广。另外，北京航空材料研究所研制的ZL205A合金的抗拉强度为510MPa，是目前已有注册牌号的铸造铝合金材料强度最高的；但该合金铸造性能差，表现为热裂倾向大、流动性差；并且抗腐蚀性能低，因此，该系列合金的铸造成品率相当低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了，在普铝中引入合金元素和稀土元素，以常见的原料加工获得高强耐热、铸造性能好的铝合金材料。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案一种Li-Nb铝合金，铝合金各成分的重量百分比为Cu :1. 0-4. 0 %, Mn 0. 1-0. 4 %, Cd 0. 15-0. 25 %, Ti :0. 05-0. 25 %, B :0. 05-0. I %, Zr :0. 1-0. 4 %, Li 0. 1-1. 0%, Nb 0. 2-0. 55%，稀土元素:0. 2-0. 9%，余量为 Al。优选地，铝合金各成分的重量百分比为Cu :1.4-3.8%, Mn :0. 15-0. 35%, Cd 0. 16-0. 24%, Ti 0. 08-0. 22%, B :0. 05-0. 08%, Zr :0. 12-0. 35%, Li :0. 15-0. 93%, Nb 0. 25-0. 5%，稀土元素0. 23-0. 81%,余量为 Al。优选地，铝合金各成分的重量百分比为Cu :1.8-2. 9 %，Mn 0. 22-0. 30%, Cd:0. 18-0. 23%, Ti 0. 12-0. 20%, B :0. 04-0. 06%, Zr :0. 17-0. 28%, Li :0. 27-0. 77%, Nb 0. 3-0. 43%，稀土元素:0. 27-0. 66%，余量为 Al。优选地，B的重量百分比为0. 05%。优选地，Li的重量百分比为0. 35-0. 50%。优选地，Nb的重量百分比为0. 32-0. 46%。优选地,稀土元素包括La、Ce、Eu、Pr、Er、Nd、Y中的任意一种。优选地，稀土元素包括La、Ce、Eu、Pr、Er、Nd、Y中任意两种或两种以上的混合物。本专利技术还提供一种上述的Li-Nb铝合金的制备方法，包括以下步骤A、在熔炼炉中加热适量的铝，在700-850°C下保温；B、按比例加入Mn、Ti、Zr、Li、Nb中间合金，搅拌均匀后加入Cu、Cd中间合金，再加A Al-Ti-B合金和稀土元素，搅拌均匀。优选地，在加入Al-Ti-B合金和稀土元素后，在熔炼炉中加入精炼剂，搅拌均匀。与现有的技术相比，本专利技术具有以下有益效果 I、强度高本专利技术实施例的铝合金成分中，稀土元素含量高，充分发挥其净化、细化晶粒和变质作用；Cu与Mn配合形成高温强化相，MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用，并能溶解杂质铁，形成(Fe、Mn) Al6，减小铁的有害影响；Li与Al基形成Al2Li3^ AlLi5等多种弥散性高温强化相，提高合金硬度；Nb与Al基分别形成多种高温强化相，显著提高合金的高温强度；B、Ti、Zr作为细化剂，提高熔体流动性；碳化物的晶格接近于铝固溶体的晶格常数，且可稳定存在，提高合金的组织分散度；由此，经反复试验验证，本专利技术实施例制得的铝合金强度在190-200°C下可持续100小时达到500 550Mpa ；2、易加工Ti、Zr、B及稀土元素的加入极大地细化了铝合金的晶粒，使得本专利技术实施例制得的铝合金具备良好的材料流动性和晶间自润滑性，解决了合金强度与可铸性之间的矛盾，加工性好；本专利技术实施例制得的铝合金加工为箔材、管材、型材等成品，表面光反射率高于普铝，成品率高；3、降成本相对目前该种强度和硬度的铝合金所需的精铝和贵重元素，本专利技术实施例所采用的普铝(铝液、铝锭)和合金元素，可降低成本30%以上。具体实施例方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例通过采用普铝、合金元素和稀土元素，以相对低廉的成本得到高强耐热、铸造性能好的铝合金材料。本专利技术实施例所用Al均为普铝，其中可能含有0. 01-0. 4%左右的Si、Fe等杂质，不影响本专利技术实施例的实现。以下为具体实施例。实施例一、合金各元素比例如下表所示权利要求1.一种Li-Nb铝合金，其特征在于，所述铝合金各成分的重量百分比为Cu:I.0-4. O %, Mn 0. 1-0. 4 %, Cd 0. 15-0. 25 %, Ti 0. 05-0. 25 %, B 0. 05-0. I %, Zr 0. 1-0. 4%, Li 0. 1-1. 0%, Nb :0. 2-0. 55%，稀土元素:0. 2-0. 9%，余量为 Al。2.根据权利要求I所述的一种Li-Nb铝合金，其特征在于，所述铝合金各成分的重量百分比为Cu 1. 4-3. 8 %, Mn :0. 15-0. 35 %，Cd :0. 16-0. 24 %，Ti :0. 08-0. 22 %，B 0. 05-0. 08 %, Zr :0. 12-0. 35 %, Li :0. 15-0. 93 %, Nb :0. 25-0. 5 %,稀土元素O. 23-0. 81%，余量为 Al。3.根据权利要求2所述的一种Li-Nb铝合金，其特征在于，所述铝合金各成分的重量百分比为Cu 1. 8-2. 9 %, Mn :0. 22-0. 30 %，Cd :0. 18-0. 23 %，Ti :0. 12-0. 20 %，B 0. 04-0. 06 %, Zr :0. 17-0. 28 %, Li :0. 27-0. 77 %, Nb :0. 3-0. 43 %,稀土元素O.27-0. 66%，余量为 Al。4.根据权利要求I至3任一项所述的一种Li-Nb铝合金，其特征在于，B的重量百分比为0. 05%。5.根据权利要求I至3任一项所述的一种Li-Nb铝合金，其特征在于，Li的重量百分比为0. 35-0. 50%。6.根据权利要求I至3任一项所述的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Li？Nb铝合金，其特征在于，所述铝合金各成分的重量百分比为：Cu：1.0？4.0％，Mn：0.1？0.4％，Cd：0.15？0.25％，Ti：0.05？0.25％，B：0.05？0.1％，Zr：0.1？0.4％，Li：0.1？1.0％，Nb：0.2？0.55％，稀土元素：0.2？0.9％，余量为Al。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞师，
申请(专利权)人：湖南创元新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：