[发明专利]一种高强度铝锂合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度铝锂合金及其制备方法，该合金的特征在于Li1.5‑3.0％，Cu0.5‑1.5％，Ti0.6‑1.4％，Na0.05‑0.12％，Pr0‑0.12％和余量的AL组成。本发明还包括该合金的制备方法。本发明高强度铝锂合金的比刚度在334m‑331m之间，比强度在161N/tex‑172N/tex之间，延伸率在5.89％‑6.21％之间，密度在2.350g/cm‑2.501g/cm之间，其力学性能大大高于铝合金的材料，可以广泛用于航天航空，航海交通运输等领域的结构部件制品。

技术领域

本发明涉及有色金属工程材料技术领域，尤其涉及一种高强度铝锂合金及其制备方法。

背景技术

由于铝锂合金具有低密度、高比强度、高比刚度优良的高低温性能，耐腐蚀性和超塑性而成为当今航天航空领域最重要的也是最理想的结构件材料。众所周知，锂是世界上最轻的金属元素，把锂元素加入到铝金属中，形成铝锂合金，取代常规的铝合金材料，可以使相同结构件的质量大大减轻，而刚度会大大提高。航天航空工业的高速发展和研发工作离不开高新技术材料的支撑。铝锂合金与传统的铝合金相比其性能有诸多的优势。首先是质量可以减轻四分之一左右，能够进一步优化结构部件的设计。使飞行器运行中减少C02的排放，在恶劣的环境中具有优良的抗腐蚀性；良好的抗金属疲劳特性可以有效延长维护保养的间隔时间，延长使用寿命；可用于制造航天航空器的所有零部件，如飞机的机身框架，襟翼肋，整流罩、燃油箱等。铝锂合金做为新一代航天航空器的关键性结构件材料，不仅越来越多的应用在战斗军用机上，而且通过结构件减重，降低火箭发射成本，提高推重比，因为航天工业的发展对减重的要求越来越高，在降低材料密度的同时，还要进一步提高其强度。为此目的可以通过添加一些金属元素，优化铝锂合金成分，提高铝锂合金的强度、塑性等力学性能。但是合金在凝固后冷却过程中产生相变的δ相，会引起共面滑移，导致铝锂合金各向异性，也就是合金晶体在不同方向的物理化学特性也不相同。本发明针对现用铝锂合金普遍存在的各向异性的不足，提供了一种高强度铝锂合金及其制备方法。

发明内容

本发明根据上述航天航空工程材料的技术要求和铝锂合金各向异性的缺陷，提供了一种高强度铝锂合金及其制备方法，所述铝锂合金具有低密度，高比强度、高比刚度、高低温稳定性、耐腐蚀和超塑性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的技术方案提出了一种高强度铝锂合金，所述铝锂合金化学成分由如下重量百分比含量的各组分组成：Li1.5-3.0％，Cu0.5-1.5％，Ti0.6-1.4％，Na0.05-0.12％，Pr0.05-0.12％，其余为AL。

进一步的，所述铝锂合金进一步优化为以下百分比含量：Li1.8-2.8％，Cu0.8-1.0％，Ti0.8-1.2％，Na0.07-0.10％，Pr0.07-0.10％。

进一步的，所述铝锂合金的比刚度为334m-341m之间。

进一步的，所述铝锂合金的比强度在161N/tex-172N/tex之间。

进一步的，所述铝锂合金的密度在2.350g/cm-2.501g/cm之间。

本发明的技术方案还提出了一种高强度铝锂合金制备方法，包括以下步骤：

(1)制备中间合金：

分别制备AL90Li10中间合金、AL85Cu15中间合金、AL88Ti12中间合金、AL98Na2中间合金、AL98Pr2中间合金；

(2)制备铝锂合金锭：