专利名称：亚纯铝锂铜镁铈合金的制作方法
亚纯铝锂铜镁铈合金是一种具有中等强度的损伤容限型铝锂合金。
目前，国外已研制出多种类型的铝锂合金，以满足不同工作条件的需要，损伤容限型铝锂合金便是其中主要类型之一。英国Alcan公司的8090合金是损伤容限型铝锂合金的代表，主要成份为Al-Ll-Cu-Mg，以板材及挤压型材为其半成品形式。但是，在铝锂合金的生产中，为保证合金具有足够的拉伸性能及断裂韧性，必须严格限制材料中有害杂质(尤其是碱金属杂质)的含量，需要用高纯度的原材料来制取，并且要严格控制生产过程，以防止对合金的二次污染，增强了工业化的难度，使得合金材料成本增高。另外，合金板材存在着严重的各向异性，不利于合金在不同方向受力时的使用。而且，做为损伤容限型合金，其断裂韧性还有待于进一步提高。这些问题的存在，影响了铝锂合金的推广应用。
本发明的目的是要提供一种对杂质含量限定不严，生产过程易控制，具有优良力学性能，较高断裂韧性及板材各向异性不太明显的损伤容限型铝锂合金。
本发明是由(1.4～1.6)%Cu、(2.3～2.7)%Li、(1.0～1.1)%Mg、(0.05～0.11)%Zr组成，并在其中加入(0.02～0.25)%的Ce(稀土元素)，其余为Al和杂质。合金杂质含量可放宽至6%(其中碱金属杂质含量＜50ppm)。
需要说明的是，在本发明之前另有两种也添加了相似含量稀土元素的铝锂合金，即高性能稀土铝锂合金(专利申请号90109915.5)及亚纯稀土高强型铝锂合金(已申请专利，在审查中)，均属高强型铝锂合金类，性能、特点与损伤容限型合金不同，成份特点是Cu含量高且不含Mg，应用场合亦不相同，不能代替损伤容限型铝锂合金。而且，它们的比重为2.60g/cm3，大于本发明合金的比重(2.54g/cm3)。材料比重的降低，会对航空航天工业产生极大诱惑力。
与现有技术英国8090合金相比，本合金具有以下优点1、杂质限量不严格。8090合金的杂质总含量＜0.1%(其中碱金属含量＜10ppm)，而本发明合金杂质总含量可放宽至＜6%(其中碱金属含量＜50ppm)。
2、可使用普遍纯度原材料制取合金。8090合金必须采用高纯铝及高纯锂(纯度＞99.99%)制取，而本发明合金，只需采用99.7%纯度的工业纯铝及工业纯锂制取即可。
3、生产过程容易控制，成本较低。
4、虽然本合金对杂质含量放宽了限量，但仍具有优良性能，与8090合金性能的比较如下拉伸性能对比(Tg状态，2～4mm板材)
注L表示试样受力平行于板材轧制方向;
T表示试样受力垂直于板材轧制方向。
断裂韧性对比(Tg状态，2～4mm板材)
从以上数据的对比可见，本发明合金的力学性能各项指标已达到或超过了8090合金，达到了英国prEN6007标准。这对于克服铝锂合金自身存在的断裂韧性差，各向异性明显的缺点具有重要意义。
本发明合金可以采用两种熔铸方法制取铸锭。
1、真空感应熔铸法将经过充分清洗、烘干的工业纯铝，Al-(45～50)%Cu、Al-(3～5)%Zr、Al-(4～5)%Tl-1%B及Al-(14～16)%Ce合金按成份配比比例置于真空感应炉坩锅(用Al2O3制成)中，抽真空至0.1～0.6Pa，加热熔化至760～820℃，静置熔体并降温至690～720℃，充入Ar气至40～60KPa，加入纯锂及纯镁，充分电磁搅拌后略静置，于740～780℃浇注成锭。
2、氩气保护熔铸法将经过充分清洗、烘干的工业纯铝、Al-(45～50)%Cu、Al-(14～16)%Ce合金按成份配比比例置入电阻炉坩锅(用Al2O3或石墨制成)中，加热熔化至720～780℃，充分机械搅拌，用C2Cl6精炼后加入(LiCl+LlF)熔剂保护，适量通Ar，再加入Al-(3～5)%Zr、Al-(4～5)%Tl-1%B合金，再次搅拌，通Ar保护条件下加入纯镁及纯锂，熔化后将Ar通入熔体中除气，充分除渣后在740～780℃浇注，浇注时应一直通Ar保护。
铸锭经以下主要过程可制成板材用470℃/10h+500℃/8h+530℃/6h均匀化处理;
表面加工后经480～510℃锻压开坯，总变形量为50%～80%;
表面再次加工后于480～510℃热轧，每道次变形量为4～10mm;
于480～510℃固溶后酸洗，再冷轧至所需厚度，总变形量应大于50%。或者于480～500℃退火后酸洗，再于280～320℃温轧至所需厚度。
权利要求
1.一种亚纯铝锂铜镁铈合金，由(2.3～2.7)%Li，(1.4～1.6)%Cu、(1.0～1.1)%Mg、(0.05～0.11)%Zr，其余为Al及杂质构成，其特征为a.在合金中加入了0.02%～0.25%的稀土元素Ce；b.合金中杂质含量可放宽至6%(其中碱金属杂质含量＜50PPm)。
全文摘要
一种损伤容限型铝锂合金，是在Al-Li-Cu-Mg合金中添加了稀土元素Ce，构成了Al-Li-Cu-Mg-Ce合金，弥补了现有损伤容限型铝锂合金存在的断裂韧性较差，合金板材的各向异性严重及需严格限制材料中的有害杂质，工业化生产难度大及成本高的不足，提供了一种具有常规机械性能，断裂韧性及板材不同受力方向性能相似且对合金中杂质含量限量宽、工业化生产方便的结构材料，适用于制造航空航天产品，并可用于其他工业。
文档编号C22C21/00GK1091159SQ93101790
公开日1994年8月24日 申请日期1993年2月16日 优先权日1993年2月16日
发明者孟亮, 张宝昌, 何明 申请人:西北工业大学