[发明专利]一种中高强耐损伤铝锂合金材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种中高强耐损伤铝锂合金材料及其制备方法，由如下质量百分比的组分组成：锂0.5‑2％、铜2‑5％、镁0.2‑0.7％、银0.1‑0.5％、锰0.1‑0.6％、钛0.01‑0.15％、锆0.08‑0.15％、钌0.05‑0.6％、铒0‑0.15％、余量为铝。本发明通过往合金中添加少量具有更强熔体净化能力的稀贵金属元素钌，制备的铝锂合金具有高比强度、高塑形、高韧性和优良的耐腐蚀性能，大大提升了合金的综合力学性能。

技术领域

本发明涉及一种铝锂合金材料及其制备方法，尤其涉及一种全新成分铝锂合金材料的制备方法。

背景技术

锂作为最轻的金属元素，将锂作为合金元素添加到铝合金中形成的铝锂合金相比于传统的2xxx和7xxx系铝合金，一直因为其低密度，高的比强度和比刚度而受到航空、航天等领域的广泛关注。

实际应用中，要做到保持合金强度的同时拥有优良的塑形和耐损伤性能是非常困难的。为解决这一问题，研究人员通过添加微量稀土元素来改善合金的某些性能，在铝合金中添加稀土元素铒形成的弥散分布并且与铝基体共格的高熔点Al₃Er相能够有效地抑制再结晶，提高合金力学性能。钌作为一种稀贵金属，具有高的熔点，优良的耐腐蚀性能，能与铝结合形成一系列高熔点中间化合物，有助于改善铝合金性能。

现有技术中，公开号CN102358945B，名称为“熔盐电解制备不同金属间化合物的铝铒或铝锂铒合金的方法”的专利文件中公开了一种熔盐电解共还原制备含有强化相的铝锂铒合金的方法。根据该专利在铝合金中添加Er的目的在于改善合金的铸态组织，细化枝晶组织，提高合金的硬度和抗拉强度等力学性能，同时增加合金的抗腐蚀性，并减轻杂质的危害。但其并未研究如何在保证强度的同时提高延伸率以及抗疲劳的问题。

另外“一种Al-Mg-Er系焊丝及其制备工艺”(公开号CN101716704A)涉及一种含铒的铝镁合金焊丝的制备方法，在含铜铝锂合金中，未见添加铒的相关报道。该专利中添加Er主要是为了提升焊缝金属的强度。

公开号CN106555085A，“一种铝合金”报道了在一种非铝锂合金的制备方法，其中钌的含量在0.01-0.04wt％，未阐述钌在合金中所起的作用，且其所得产品的强度以及综合性能很难适应新型航空器械的需求。

公开号CN102978477A，“Al-Fe-Ru-Re铝合金及其制备方法和电力电缆”中公开了一种电力电缆线芯铝合金的制备方法，钌作为高温强化相，具有提高再结晶温度，抑制再结晶粗化的作用，能够实现对铝合金的固溶强化、补充强化以及提高耐热性能。同样的，在铝锂合金中未见添加钌作为合金元素的报道。

发明内容

针对现有航空用铝锂合金存在的不足之处，为了满足下一代航空器材的要求，本发明通过改进合金成分设计和工艺控制，得到了抗拉强度大于460MPa、屈服强度大于415MPa、延伸率大于等于13％、且抗疲劳性能优良的的特种航空用铝锂合金。

本发明提供一种中高强耐损伤铝锂合金材料，以质量百分比计，由下述组分组成：

锂0.5-2％，

铜2-5％，

镁0.2-0.7％，

银0.1-0.5％，

锰0.1-0.6％，

钛0.01-0.15％，

锆0.08-0.15％，

钌0.05-0.6％，

铒0-0.15％，

不可避免的杂质元素含量控制在0.2wt％以下，其中铁元素含量控制在0.05wt％以下，硅元素控制在0.07wt％以下，余量为铝。