一种含Ce高强韧铝锂合金及其制备方法与流程

本发明涉及合金加工，具体涉及一种含ce高强韧铝锂合金及其制备方法。

背景技术：

1、稀土在铝合金中具有很多积极作用，主要包括以下几个方面：1)变质作用，能减少铝合金铸造枝晶间距，细化铸造组织；2)净化熔体，消除h、fe等有害物质；3)微合金化作用，对铝合金起一定的改性作用。

2、在铝合金中添加稀土元素，其组织和性能会发生较大变化。稀土在铝及铝合金中的应用研究已经取得了明显的效果，但主要集中在铝硅系铸造合金、铝镁硅(锌)系变形铝合金、铝合金导线及活塞合金等方面。

3、其中铝锂合金因具有高比强度、高耐腐蚀和抗疲劳等优点，常作为受力结构件被广泛应用于航天航空领域。但在铝锂合金的发展中，存在共面滑移、晶界无沉淀带、沿晶稳定相、n和k杂质偏聚晶界等因素的综合效应，由此出现晶界处严重位错塞积和低的晶界强度，呈现出强的沿晶开裂倾向，有损于塑性、断裂韧性、疲劳性能等。而2195铝锂合金具有较高的铜锂比(cu/li≈4)而几乎不出现δ′相，因此，共面滑移和晶界δ′-pdf不再是导致合金降低塑性和韧性的主要原因，但现在的2195铝锂合金的塑性和韧性可以进行进一步的提高。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种含ce高强韧铝锂合金及其制备方法，以提高2195铝锂合金的塑韧性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种含ce高强韧铝锂合金，按质量百分比包括以下组分：cu 3.7～4.3％、li 0.8～1.2％、mg 0.25～0.8％、ag 0.25～0.6％、zr0.08～0.16％、ce 0.05～0.4％、fe<0.05％、si<0.05％、na<0.001％、ca<0.001％、h<0.0001％、余量为al。

3、进一步，所述cu的质量百分比为3.9％、4.0％、4.1％或4.2％。

4、进一步，所述li的质量百分比为0.9％、1.0％或1.2％。

5、进一步，所述mg的质量百分比为0.3％、0.4％、0.6％或0.7％。

6、进一步，所述ag的质量百分比为0.3％、0.4％或0.6％。

7、进一步，所述zr的质量百分比为0.10％、0.12％或0.15％。

8、进一步，所述ce的质量百分比为0.1％、0.2％或0.4％。

9、一种含ce高强韧铝锂合金的在制备方法，包括以下步骤：

10、s1，配料：称取各金属原材料进行配料；

11、s2，胚料制备：将s1中的配料在30～100kg级真空感应熔炼炉中进行熔炼，采用石墨坩埚，真空度<1000pa，熔炼温度750～780℃，浇注温度680～720℃，浇注到直径50～150mm的金属型模具中，获得铸锭；

12、s3，均匀化热处理：将s2中的铸锭保温，温度480～500℃，保温时间24～48h；

13、s4，锻造变形：铸锭保温温度460～480℃，保温时间2～4h；3～5火次，每次间隔25～45min，锻造比为6：1～9：1；

14、s5，固溶时效：固溶温度为500～525℃，保温时间为1～3h。

15、本发明的有益效果：

16、(1)本发明中含ce高强韧铝锂合金通过加入ce微量稀土元素，经过合金化作用得到晶粒大小均匀且平均晶粒尺寸小于136μm的晶粒，这种细晶会增加强化效果，提高合金强度以及降低高强铝锂合金各项异性。

17、(2)本发明中含ce高强韧铝锂合金经过系列热处理后可得到较高的强度和延伸率，其强度高于530mpa，延伸率大于16％。

18、(3)本发明中含ce高强韧铝锂合金锻板各项异性较小，其横纵向抗拉强度和屈服强度偏差小于3％。

技术特征：

1.一种含ce高强韧铝锂合金，其特征在于：按质量百分比包括以下组分：cu 3.7～4.3％、li 0.8～1.2％、mg 0.25～0.8％、ag 0.25～0.6％、zr 0.08～0.16％、ce 0.05～0.4％、fe<0.05％、si<0.05％、na<0.001％、ca<0.001％、h<0.0001％、余量为al。

2.根据权利要求1所述的一种含ce高强韧铝锂合金，其特征在于：所述cu的质量百分比为3.9％、4.0％、4.1％或4.2％。

3.根据权利要求1所述的一种含ce高强韧铝锂合金，其特征在于：所述li的质量百分比为0.9％、1.0％或1.2％。

4.根据权利要求1所述的一种含ce高强韧铝锂合金，其特征在于：所述mg的质量百分比为0.3％、0.4％、0.6％或0.7％。

5.根据权利要求1所述的一种含ce高强韧铝锂合金，其特征在于：所述ag的质量百分比为0.3％、0.4％或0.6％。

6.根据权利要求1所述的一种含ce高强韧铝锂合金，其特征在于：所述zr的质量百分比为0.10％、0.12％或0.15％。

7.根据权利要求1所述的一种含ce高强韧铝锂合金，其特征在于：所述ce的质量百分比为0.1％、0.2％或0.4％。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种含ce高强韧铝锂合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本申请公开了合金加工技术领域的一种含Ce高强韧铝锂合金及其制备方法，按质量百分比包括以下组分：Cu 3.7～4.3％、Li 0.8～1.2％、Mg 0.25～0.8％、Ag 0.25～0.6％、Zr 0.08～0.16％、Ce 0.05～0.4％、Fe<0.05％、Si<0.05％、Na<0.001％、Ca<0.001％、H<0.0001％、余量为Al。本方案中的铝锂合金通过加入Ce微量稀土元素，经过合金化作用得到晶粒大小均匀且平均晶粒尺寸小于136μm的晶粒，这种细晶会增加强化效果，提高合金强度以及降低高强铝锂合金各项异性，且经过系列热处理后可得到较高的强度和延伸率，其强度高于530MPa，延伸率大于16％，得到的铝锂合金锻板各项异性较小，其横纵向抗拉强度和屈服强度偏差小于3％。

技术研发人员：万隆,曹俊生,王海军,张帅,张恩贵,胡丽敏,姚芳,李爱文,成桃
受保护的技术使用者：贵州航天新力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12