专利名称：一种Nb-Li铝合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种Nb-Li铝合金及其制备方法。
背景技术：
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。
发明内容
本发明实施例提供了一种Nb-Li铝合金及其制备方法，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，本发明实施例提供如下技术方案一种Nb-Li铝合金，铝合金各成分的重量百分比为Cu :5. 2-6. O %, Mn
0.9-1. 4 %, Cd 0. 46-0. 49 %, Ti 0. 36-0. 39 %, B 0. 15-0. 2 %, Zr 0. 65-0. 75 %, Li
1.1-1.7%，Nb 0. 65-0. 75%，稀土元素:1. 2-1. 8%，余量为 Al。优选地，铝合金各成分的重量百分比为Cu:5. 3-5. 9%，Mn :1.0-1.3%, Cd:O. 47-0. 48 %, Ti 0. 37-0. 38 %, B 0. 16-0. 19 %, Zr 0. 68-0. 74 %, Li 1. 0-1. 6 %, Nb O. 67-0. 73%，稀土元素1. 3-1. 7%，余量为 Al。优选地，铝合金各成分的重量百分比为Cu 5. 4-5.7%, Mn :1. 1-1.2%, Cd O. 47-0. 48 %, Ti 0. 37-0. 38 %, B 0. 17-0. 18 %, Zr 0. 69-0. 72 %, Li 1. 1-1. 5 %, Nb 0. 68-0. 72%，稀土元素1. 4-1. 6%，余量为 Al。优选地，B的重量百分比为(λ 16%。优选地，Li的重量百分比为1.2-1. 4%。
优选地，Nb的重量百分比为0. 69-0. 72%。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。本发明还提供一种上述的Nb-Li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，再加入Al-Ti-B合金和稀土元素，搅拌均匀。优选地，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，本发明具有以下有益效果I、强度高本发明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，本发明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，使得本发明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；本发明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，本发明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发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。本发明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。本发明实施例所用Al均为普铝，其中可能含有O. 01-0. 4%左右的Si、Fe等杂质，不影响本发明实施例的实现。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Nb-Li铝合金，其特征在于，所述铝合金各成分的重量百分比为Cu:5.2-6. O %, Mn :0. 9-1. 4 %, Cd :0. 46-0. 49 %, Ti :0. 36-0. 39 %, B :0. 15-0. 2 %, Zr O.65-0. 75%, Li :1. 1-1. 7%, Nb :0. 65-0. 75%，稀土元素1. 2-1. 8%，余量为 Al。
2.根据权利要求I所述的一种Nb-Li铝合金，其特征在于，所述铝合金各成分的重量百分比为Cu 5. 3-5. 9 %, Nn 1. 0-1. 3 %, Cd :0. 47-0. 48 %, Ti :0. 37-0. 38 %, B O.16-0. 19%, Zr :0. 68-0. 74%, Li :1. 0-1. 6%, Nb :0. 67-0. 73%，稀土元素1. 3-1. 7%，余量为Al。
3.根据权利要求2所述的一种Nb-Li铝合金，其特征在于，所述铝合金各成分的重量百分比为Cu 5. 4-5. 7 %, Nn :1. 1-1. 2 %, Cd :0. 47-0. 48 %, Ti :0. 37-0. 38 %, B O.17-0. 18%, Zr :0. 69-0. 72%, Li :1. 1-1. 5%, Nb :0. 68-0. 72%，稀土元素1. 4-1. 6%，余量为Al。
4.根据权利要求I至3任一项所述的一种Nb-Li铝合金，其特征在于，B的重量百分比为0. 16%。
5.根据权利要求I至3任一项所述的一种Nb-Li铝合金，其特征在于，Li的重量百分比为1· 2-1. 4%。
6.根据权利要求I至3任一项所述的一种Nb-Li铝合金，其特征在于，Nb的重量百分比为0. 69-0. 72%。
7.根据权利要求I所述的一种Nb-Li铝合金，其特征在于，所述稀土元素包括La、Ce、Eu、Pr、Er、Nd、Y中的任意一种。
8.根据权利要求I所述的一种Nb-Li铝合金，其特征在于，所述稀土元素包括La、Ce、Eu、Pr、Er、Nd、Y中任意两种或两种以上的混合物。
9.一种如权利要求I所述的Nb-Li铝合金的制备方法，其特征在于，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，再加入Al-Ti-B合金和稀土元素，搅拌均匀。
10.根据权利要求9所述的Nb-Li铝合金的制备方法，其特征在于，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。
全文摘要
本发明公开了一种Nb-Li铝合金及其制备方法，该种铝合金各成分的重量百分比为Cu5.2-6.0％，Mn0.9-1.4％，Cd0.46-0.49％，Ti0.36-0.39％，B0.15-0.2％，Zr0.65-0.75％，Li1.1-1.7％，Nb0.65-0.75％，稀土元素1.2-1.8％，余量为Al。本发明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。
文档编号C22C1/06GK102828085SQ20111015941
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者李瑞师 申请人:湖南创元新材料有限公司