本发明属于铝镁锂合金加工
技术领域：
，具体地，涉及一种高强度铝镁锂合金及其制备方法。
背景技术：
：铝镁锂合金是迄今为止密度最小的合金材料，由金属镁和金属锂为主要元素而制成的镁锂合金，其密度很小，是所有金属结构材料中最轻的，它比普通镁合金轻1/4-1/3，比铝合金轻1/3-1/2，所以镁锂合金也称为超轻合金。镁锂合金具有很高的比强度、比刚度和优良的抗震性能及抗高能粒子穿透能力，在航天、航空、兵器工业、核工业、汽车、3c产业、医疗器械等领域具有巨大的发展潜能。在镁合金中加入铝可以有效地降低液相线的温度，强化效果好，铝在镁中的固溶度大，因此现在也在镁锂合金中加入铝形成铝镁锂合金，以增强镁锂合金的强度。但是铝含量太高的话，合金的气孔量越多，会影响合金质量。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高强度铝镁锂合金及其制备方法，该种高强度铝镁锂合金采用多种金属合金而成，可有效提高其合金强度；该种高强度铝镁锂合金的制备方法简单，所制备的铝镁锂合金强度高，质量好，适宜于工业大规模推广。为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种高强度铝镁锂合金，由如下重量配比的组分组成：锂16-20％、铝3-5％、锌0-5％、银0-1％、锆0-0.2％、钙0-0.1％、稀土元素2-7％及杂质元素，余量为镁，所述杂质元素的含量不超过0.03％。锂密度小，重量轻；铝可提高合金强度；锌的熔点较低，可与镁形成时效强化，锌对镁锂合金的塑性损害不大，时效强化效果明显，还能提高合金的应力腐蚀敏感性，从而提高合金的疲劳极限；银可以抑制镁锂合金过时效，时效强化相是两个平衡相镁银-银锂固溶体，不是亚稳相，合金稳定性好；锆可作为合金的晶粒细化剂，可提高合金的力学性能，改善铸态组织；钙在镁合金中具有晶粒细化、熔体阻燃、提高合金的高温蠕变性等作用，而且价格低廉，密度小，提高合金的力学性能；稀土元素通过固溶强化和形成细小弥散的金属间化合物，提高其综合性能，并可通过析出相的热稳定性，改善合金在较高温度下的力学性能，还可以提高镁锂合金的再结晶温度，并促使镁锂合金的时效强化。进一步地，所述稀土元素由如下重量配比的组分组成：镧45-55份、钕0-2份、铈0-1份及钇45-55份。钕在铝镁锂合金中以al2nd相的形式存在，具有显著的晶粒细化作用；铈在铝镁锂合金中以al2ce相的形式存在，合金中al2ce相呈棒状均匀分布，经挤压变形后，棒状al2ce相被破碎称为短棒状并沿挤压方向分布，挤压后的强度和延伸率均得到提高；钇在镁锂合金中除了存在呈长条状分布于基体β相中的α相，还将形成呈网状结构的γ相，在淬火过程中，随着淬火温度的升高，合金中的镁和钇的γ相在β相中的固溶度随之增加，导致硬度增加。进一步地，所述杂质元素中的铁含量不超过0.002％。进一步地，所述杂质元素中的镍含量不超过0.005％。铁和镍会降低合金的耐腐蚀性，使合金晶粒颗粒较大。一种高强度铝镁锂合金的制备方法，包括如下加工步骤：(1)按质量配比将镁、铝、锌及锂放入熔炉中，将熔炉内温度升至650-750℃，在加热过程中往熔炉内通入保护气体，待金属熔融后加入质量配比的金属银和钙，并将温度升至940-980℃，在此温度下使金属继续熔融，然后将温度继续上升至1450-1500℃，加入金属锆和稀土金属，在此温度下使其熔融，然后将合金液置于模具内成型，将成型后的铝镁锂合金；(2)将步骤(1)所得的铝镁锂合金进行热水淬火工艺；(3)将步骤(2)所得的铝镁锂合金进行均匀化处理；(4)将步骤(3)所得的铝镁锂合金进行轧制。进一步地，所述步骤(1)中的保护气体是四氟乙烷。四氟乙烷中的氟可以抑制氧化反应，因铝合金表面氧化严重会降低合金强度；而且通入保护气体可使熔炉内的温度分布均匀。进一步地，所述步骤(2)中的热水温度为65-85℃。采取热水淬火可以提高合金的强度。进一步地，所述步骤(3)中的均匀化处理温度为320-350℃，处理时间为4-6h。均匀化退火可通过高温下原子的扩散达到成分的均匀，随着均匀化程度的增加，试样中的合金相被溶解，晶内偏析得到消除或减少。有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供的一种高强度铝镁锂合金及其制备方法，该种高强度铝镁锂合金采用多种金属合金而成，可有效提高其合金强度；该种高强度铝镁锂合金的制备方法简单，所制备的铝镁锂合金强度高，质量好，适宜于工业大规模推广。具体实施方式下面结合以下具体实施例，进一步阐述本发明。实施例1一种高强度铝镁锂合金，由如下重量配比的组分组成：锂16％、铝3％、锌0.1％、银0.1％、锆0.05％、钙0.01％、稀土元素2％及杂质元素，余量为镁，所述杂质元素的含量不超过0.03％，所述稀土元素由如下重量配比的组分组成：镧45份及钇45份，所述杂质元素中的铁含量不超过0.002％，所述杂质元素中的镍含量不超过0.005％。一种高强度铝镁锂合金的制备方法，包括如下加工步骤：(1)按质量配比将镁、铝、锌及锂放入熔炉中，将熔炉内温度升至650℃，在加热过程中往熔炉内通入四氟乙烷气体进行保护，待金属熔融后加入质量配比的金属银和钙，并将温度升至940℃，在此温度下使金属继续熔融，然后将温度继续上升至1450℃，加入金属锆和稀土金属，在此温度下使其熔融，然后将合金液置于模具内成型，将成型后的铝镁锂合金；(2)将步骤(1)所得的铝镁锂合金进行热水淬火工艺，所述热水温度为65℃；(3)将步骤(2)所得的铝镁锂合金进行均匀化处理，处理温度为320℃，处理时间为4h；(4)将步骤(3)所得的铝镁锂合金进行轧制。实施例2一种高强度铝镁锂合金，由如下重量配比的组分组成：锂20％、铝5％、锌5％、银1％、锆0.2％、钙0.1％、稀土元素7％及杂质元素，余量为镁，所述杂质元素的含量不超过0.03％，所述稀土元素由如下重量配比的组分组成：镧55份、钕2份、铈1份及钇55份，所述杂质元素中的铁含量不超过0.002％，所述杂质元素中的镍含量不超过0.005％。一种高强度铝镁锂合金的制备方法，包括如下加工步骤：(1)按质量配比将镁、铝、锌及锂放入熔炉中，将熔炉内温度升至750℃，在加热过程中往熔炉内通入四氟乙烷气体进行保护，待金属熔融后加入质量配比的金属银和钙，并将温度升至980℃，在此温度下使金属继续熔融，然后将温度继续上升至1500℃，加入金属锆和稀土金属，在此温度下使其熔融，然后将合金液置于模具内成型，将成型后的铝镁锂合金；(2)将步骤(1)所得的铝镁锂合金进行热水淬火工艺，所述热水温度为85℃；(3)将步骤(2)所得的铝镁锂合金进行均匀化处理，处理温度为350℃，处理时间为6h；(4)将步骤(3)所得的铝镁锂合金进行轧制。实施例3一种高强度铝镁锂合金，由如下重量配比的组分组成：锂18％、铝4％、锌2.5％、银0.5％、锆0.1％、钙0.05％、稀土元素4.5％及杂质元素，余量为镁，所述杂质元素的含量不超过0.03％，所述稀土元素由如下重量配比的组分组成：镧50份、钕1份、铈0.5份及钇50份，所述杂质元素中的铁含量不超过0.002％，所述杂质元素中的镍含量不超过0.005％。一种高强度铝镁锂合金的制备方法，包括如下加工步骤：(1)按质量配比将镁、铝、锌及锂放入熔炉中，将熔炉内温度升至700℃，在加热过程中往熔炉内通入四氟乙烷气体进行保护，待金属熔融后加入质量配比的金属银和钙，并将温度升至960℃，在此温度下使金属继续熔融，然后将温度继续上升至1470℃，加入金属锆和稀土金属，在此温度下使其熔融，然后将合金液置于模具内成型，将成型后的铝镁锂合金；(2)将步骤(1)所得的铝镁锂合金进行热水淬火工艺，所述热水温度为75℃；(3)将步骤(2)所得的铝镁锂合金进行均匀化处理，处理温度为335℃，处理时间为5h；(4)将步骤(3)所得的铝镁锂合金进行轧制。实施例4本实施例为实施例3的对比例，其中合金中不含金属锌，其它金属含量及配比及制备方法均与实施例3相同。实施例5本实施例为实施例3的对比例，其中合金中不含金属银，其它金属含量及配比及制备方法均与实施例3相同。实施例6本实施例为实施例3的对比例，其中合金中不含金属锆，其它金属含量及配比及制备方法均与实施例3相同。实施例7本实施例为实施例3的对比例，其中合金中不含金属钙，其它金属含量及配比及制备方法均与实施例3相同。实施例8本实施例为实施例3的对比例，其中合金中不含稀土金属，其它金属含量及配比及制备方法均与实施例3相同。性能测试为了验证本发明所述的铝镁锂合金具有较高的强度，检测实施例1-8所制得的合金的机械性能，具体结果如下表1所示。表1性能测试结果检测项目屈服强度/mpa抗拉强度/mpa延伸率/％实施例129419811实施例232121818实施例331023214实施例430622313.5实施例530722513.6实施例630622413.5实施例730322113.1实施例830121812.4由以上结果可知，采用该种制备方法所制得的铝镁锂合金具有较高的强度，机械性能好，适宜于工业大规模推广使用。以上所述仅是本发明的几个实施方式，应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。当前第1页12