[发明专利]生产包含锂的铝合金的方法

说明书

本发明涉及生产用于铸造处于锭形式的原料的熔融铝‑锂合金的方法，该方法包括以下步骤：(a)制备具有组成A的熔融第一铝合金，该组成A不含作为目的合金元素的锂；(b)将第一铝合金转移至感应熔融炉；(c)向处于感应熔融炉中的第一铝合金中添加锂，从而获得具有组成B的熔融第二铝合金，该组成B含有作为目的合金元素的锂；(d)任选向第二铝合金中添加另外的合金元素；(e)经由金属传送槽将第二合金从感应熔融炉转移至铸造工段。

技术领域

本发明涉及铝-锂合金的制造。特别是，本发明涉及制造熔融铝-锂合金的方法，以铸造适于通过挤压、锻造和/或轧制进行进一步加工的锭(ingot)或坯(billet)原料。

背景技术

在下文中将会明了的是，除非另有说明，铝合金牌号是指在2013年由铝业协会(Aluminum Association)出版的Aluminum Standards and Data and the RegistrationRecords中的Aluminum Association designations，其对于本领域技术人员而言是公知的。

除非另有说明，对于铝合金组成或优选铝合金组成的任何描述，所指的百分数均为重量百分数。

包含锂的铝合金对用于航空航天工业而言非常有益，这是由于目的性地添加锂可降低铝合金的密度，加入1wt％的锂可降低约3％的铝合金密度并提高约6％的弹性模量。为了使这些合金被选用于飞机中，它们在其它工程性质方面的表现必须与常用的合金一样好，尤其是在静态机械强度性能和损伤容限性能之间的折衷方面。随着时间的推移，以相应的大量的热-机械加工路线开发出了大量的铝-锂合金。然而，关键的加工路线仍然是锭或坯的铸造，该锭或坯用于通过挤压、锻造和/或轧制进行进一步加工。已证明在锭和坯的工业规模生产中，铸造工艺仍然是有问题的加工步骤。例如在炉中、转移槽中和铸造本身的过程中，存在熔融金属氧化的问题。

美国专利号4,761,266(转让给Kaiser Aluminum)公开了以预选的铝与锂的比例制备铝-锂合金的方法。该方法包括制备大量的熔融锂和大量的熔融的铝熔体(aluminiummelt)。使用不锈钢过滤器对熔融锂进行过滤，以从熔融锂中移除固体、特别是锂的氧化物和氢氧化物。在与熔融锂混合之前，通过脱气对熔融的铝熔体进行熔融处理。在包含涡流碗(vortex bowl)的复合装置中对熔融锂和熔融铝进行混合。涡流的漩涡作用(swirlingaction)使铝和锂混合，然后作为均匀混合物向下进行，穿过漏斗底部的出口通道。混合物进入脱气室，其中，用氩对混合物进行吹扫。然后，使经吹扫的混合物穿过过滤器，以移除可能已进入系统中的任何氧化物和难熔碎片。然后，熔融混合物进入锭铸造工段(station)。系统的所有组件均被笼罩在非活性气氛中。该方法具有多种缺点。例如，对于合金的粘度敏感，并由此对涡流碗中的金属的温度波动敏感。虽然系统被笼罩在非活性气氛中，仍存在着在熔融金属中夹带气体和氧化物的高风险，该气体和氧化物随后必须被移除。合金系统是复杂的动态系统，藉此金属流(metal flow)中的小的变化可能导致最终的锭中的合金组成的不期望变化。

发明内容

本发明的目的是提供生产熔融铝-锂合金原料的方法(该方法更加可靠并且对金属流中的小波动不太敏感)、或者至少提供生产熔融铝-锂合金的替代方法。

本发明达到或超越了这一目的和其它目的以及进一步的优势，并提供了生产熔融铝-锂合金的方法，以铸造适于通过挤压、锻造和/或轧制进行进一步加工的处于锭形式的原料，该方法包括以下步骤：

(a)制备具有组成A的熔融第一铝合金，该组成A不含作为目的合金元素的锂，优选还通过脱气、并优选通过过滤(例如通过使用陶瓷泡沫过滤器)对熔融铝合金进行熔融处理；

(b)将第一铝合金转移至感应熔融炉中，优选在熔融铝中不产生任何湍流(turbulence)，以避免夹带由于湍流而新产生的氧化物或挟取难熔碎片；