CN1062176A - 高性能稀土铝锂合金 - Google Patents

Abstract

一种铝锂合金，属于新型材料领域，其特征是在 铝锂合金中加入了稀土元素Ce(或La)，具有疲劳抗 力，疲劳裂纹扩展抗力高，耐蚀性能和耐热性能高，断 裂韧性和拉伸塑性均优良的特性。这种合金用于飞 机制造，能使飞机自身重量减轻7—15％以上，是一 种很有魅力和前途的材料，受到各国航空航天界的很 大重视。

Description

本发明是关于铝锂合金，具体地说是一种Al-Li-Cu-Zr-Ce（或La）系的新型航空、航天材料，属新型材料领域。

经西北地区专利服务中心及陕西省发明专利服务中心专利查新，检索结果证明在国内外专利文献中均无与此相同和类似的专利。目前，美、英、法、苏等国已研制出了多种牌号的Al-Li合金，如美国的2090，英国的8090，8091，法国的8091、2091，苏联的1420等，已分别进入了使用或试用阶段。但是，目前的Al-Li合金还存在一定问题，最突出的是疲劳无裂纹寿命低，短裂纹扩展速率快，耐蚀性较差。我国与西德联合研制的MPC75客机，原计划大量使用Al-Li合金，由于Al-Li合金的疲劳及耐蚀等问题，目前已延期使用。美国波音公司新设计的大型客机波音7J7，原计划大量使用Al-Li合金，也由于疲劳和短裂纹扩展抗力等问题，计划一再延迟。

本发明的目的在于克服上述合金之不足，而提供一种疲劳抗力，裂纹扩展抗力，耐蚀性，耐热性均优良的高强型Al-Li合金。

本发明提供了一种稀土铝锂合金，该合金1.9-2.6%（重量）Li、2.4-3.0%（重量）铜、0.08-0.15%（重量）Zr和0.01-0.2%（重量）Ce（或La），余量为铝和杂质元素。优先选择的稀土元素含量为0.02-0.15%（重量）Ce（或La）。

本发明与现有技术相比，（如美国研制的牌号为2090的同类型合金，在同样的生产和试验条件下），具有以下优点：

1、疲劳抗力高，其疲劳极限比2090合金高8%。

2、疲劳裂纹扩展抗力高，其名义应力强度因子坎门值为2090合金门坎值的1.5倍，特别可贵的是其本征应力强度因子门坎值比2090合金的高1.67倍。

3、耐蚀性能高，在3.5%NaCl水溶液中浸泡350小时后，其横向拉伸性能损失比2090合金损失小得多。2090合金δ_b损失4.5%，δ损失60.3%，而新合金的δ_b损失仅为1.6%，δ损失仅为28%。

4、耐热性能比2090合金高得多。在200℃，147MPa应力作用下，拉断时间为2090合金的2.9倍。

5、断裂韧性和拉伸塑性均比2090合金高。

具体数据见表1-4

表1、不同合金（2mm板材）横向机械性能对比（同一试验条件）

表4、稀土元素对工业纯Al熔配合金性能的影响

现对本发明做进一步描述：

本发明稀土铝锂合金的熔铸采用两种方法，所用原材料为高纯度的Al和高纯度的Li，Li以纯金属形式加入，Cu、Zr以Al的中间合金形式加入，Ce（或La）以纯金属或Al的中间合金形式加入。

1、真空感应加热法：将原材料除锂以外，均放入坩锅中，将锂用铝箔包好放入塑料室中，抽真空至10^-3乇。通电加热化料，熔化后控温勿使太高，当熔体温度在700℃时，充氩，加入纯锂，断续大功率通电搅拌后，在740-760℃浇铸。

2、电阻炉通氩保护加热法：将原料除锂及Al-Zr合金外，均放入坩锅中，通电化料、熔化完后，充分搅拌，用C₂Cl₆精炼除气，撇渣，在液面上均匀地撒一层熔剂（LiCl+LiF）升温，加入Al-Zr合金，之后通氩保护加锂及铝钛硼细化剂，通氩入熔体二次除气，撇渣后，在740℃吹氩保护浇注。

合金铸锭的均匀化制度为480℃/6小时+515℃/20小时，空冷。

合金的热轧加热温度为480-490℃。

合金的温轧加热温度为300℃±10℃。

合金也可在热轧后于490-500℃加热保温水冷，再进行冷轧，冷轧的总变形量小于70%，每道次变形量不大于10%。

用上述工艺可获得本发明合金所制的半成品或板材。

Claims (2)

1、一种铝锂合金，其特征是含有1.9--2.6%(重量)Li、2.4--3.0%(重量)铜、0.08--0.15%(重量)Zr和0.01--0.2%(重量)Ce(或La)，其余为铝和杂质元素。

2、如权利要求1所述的合金，其特征是合金加入了稀土元素Ce（或La，且含量为0.02-0.15%（重量）。