一种Al-Er-Li合金时效处理工艺的制作方法

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种Al-Er-Li合金时效处理工艺。

背景技术：

铝锂合金由于其密度低，弹性模量和比强度高的特点，在航空航天方面受到了广泛的关注。铝锂合金的强化效果主要来源于具有L12结构的Al3Li亚稳相，由于Al3Li是亚稳相，所以时效过程中析出驱动力小，特别是在时效温度较高时，从而导致Al-Li合金的时效强度对温度较敏感，Al-Li合金在150℃等温时效时，需要两个月时间才能达到峰时效，而在200℃时效时，达到峰时效的时间大大缩短，但时效硬度却降低很多，从而使得Al-Li合金时效处理温度工艺窗口较窄，限制了Al-Li合金的热处理温度范围。在Al-Li合金中添加微合金化元素Sc、Er等可以进一步提高Al-Li合金强度吗，在Al-Sc-Li体系中，通过双级时效处理的方式，可以让先析出的Al3Sc作为Al3Li异质形核的核心，从而促进Al3Li的析出，使得Al-Li合金强度进一步提高。但由于Sc扩散速度较慢，在Al-Sc-Li合金直接进行单级等温时效时，Al-Sc-Li合金硬度与Al-Li合金一致，无法进一步提高Al-Li合金强度。Er具有与Sc相似的性质，并且相比Sc而言价格更加便宜，在Al-Li合金中添加Er元素也能进一步提高Al-Li合金强度。本发明探究Al-Er-Li合金时效处理工艺，获得Al-Er-Li合金能保持较高的硬度值的工艺窗口。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于Al-Er-Li合金的时效理工艺，通过该时效处理工艺，能让Al-Er-Li合金的硬度值保持在100HV以上。

本发明所提供的一种Al-Er-Li合金时效处理工艺，各组分的质量百分比分别为Er0.1～0.19％，Li2.0～2.1％，不可避免杂志含量＜0.1％，余量为Al，步骤为：熔炼得到铸锭，经固溶处理后，在175-210℃/5min-96h进行等温时效处理，并通过显微硬度对合金力学性能进行表征。

进一步优选固溶处理：先进行580℃/24h一级固溶处理，再进行640℃/24h固溶处理。

本发明探究了Al-Er-Li合金的时效处理工艺，Al-Er-Li合金经175-200℃/24h-48h等温时效处理后，合金硬度可保持在100HV以上。

本发明技术方案的优点在于：

本发明首先对Al-Er-Li合金进行固溶处理，首先，需要保证合金在固溶处理过程中不发生过烧现象；其次，需要尽可能多的固溶Er元素。根据不同温度下Er在Al中的固溶度，0.19％成分的Er对应的固溶温度约为630℃，考虑到Li的添加可能会降低Er的固溶度，故将固溶处理温度提高到640℃，以达到充分固溶Er元素的目的，但直接对Al-Er-Li合金进行640℃固溶处理后，合金会出现严重的过烧现象。所以，采取双级固溶处理的方式，先经过一级固溶处理580℃/24h，使晶界上的Al-Li、Al-Er共晶组织回溶，然后再进行二级固溶处理640℃/24h，使得Al-Er一次相回溶，从而达到在保证合金不发生过烧的前提下，获得更高固溶成分的Er含量的目的。

采用本发明的一种Al-Er-Li合金时效处理工艺，尤其通过175～200℃/24h～48h等温时效处理后，可使Al-Er-Li合金的峰时效硬度保持在100HV以上。

附图说明

图1为Al-Er-Li合金经175℃、190℃、200℃等温时效处理后的硬度曲线；

图2为Al-Er-Li合金经210℃等温时效处理后硬度曲线；

图3为Al-Li合金经190℃、200℃等温时效处理后的峰时效硬度；

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例：

实施例1：

合金各组分的质量百分比分别为Er 0.19％，Li 2.1％，不可避免杂志含量＜0.1％，余量为Al。熔炼得到铸锭后，对其进行固溶处理(先进行580℃/24h一级固溶处理，再进行640℃/24h固溶处理)。

将固溶处理后的样品在175、190、200℃下进行等温时效处理，通过显微硬度对其力学性能进行表征，得到Al-Er-Li合金在175、190、200℃下的硬度曲线，如图1所示。

由图1可知，Al-Er-Li合金经175℃、190℃、200℃等温时效处理后的峰时效硬度保持在104HV。

对比例1：

采用的合金材料，固溶处理工艺与实施例1相同。

固溶处理完成后，对Al-Er-Li合金在210℃进行等温时效处理，得到硬度曲线，如图2所示。

由图2可知，合金经210℃等温时效处理后，在12h达到峰时效，硬度值仅为90HV，相比在175、190、200℃下等温时效的峰时效硬度104HV，降低了14HV。

对比例2：

采用的材料为Al-Li合金，Li成分与Al-Er-Li合金相同。

对Al-Li合金进行固溶处理，然后在190℃、200℃下进行等温时效处理，得到其峰时效硬度值，如图3中黑色曲线所示。

由图3可知，Al-Li合金经190℃、200℃等温时效处理后，峰值硬度分别为98HV、90HV，相比Al-Er-Li合金在175、190、200℃等温时效处理的峰时效硬度值104HV，分别降低了6HV和14HV。

综上所述，本发明提供的一种Al-Er-Li合金时效处理工艺为：175-200℃/24-48h等温时效处理，通过该工艺，使Al-Er-Li合金可以在175-200℃时效温度范围硬度保持在100HV以上。