CN108004445B - 一种铝锂合金及锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属材料工程领域，涉及一种铝锂合金材料及其锻造方法。合金成分的质量分数为Cu：3％～4.2％；Mg 0.2％～1.4％；Li：0.6％～1.5％；Ag：0～1％；Zr：0.06％～0.15％；Mn：0.2％～0.6％；Zn：0～0.8％；Si≤0.08％；Fe≤0.10％；其它杂质单个≤0.05％；其它杂质总量≤0.15％，余量为Al。锻造的步骤如下：均匀化处理；锻造。本发明提出了一种铝锂合金材料及其锻造方法，能避免临界饱和合金元素会产生大量晶界沉淀相，造成大量原始晶界残留，提高了高向延伸率，满足了制造40mm以上大厚规格制件的要求。

Description

一种铝锂合金及锻造方法
技术领域
本发明属于金属材料工程领域，涉及一种铝锂合金材料及其锻造方法。
背景技术
铝锂合金由于锂元素的加入，获得了低密度、高模量特性，在航空航天、核工业、交通运输、体育用品、兵器等领域具有广阔的应用前景。近年来，随着铝冶金装备技术及冶金学基础技术水平的提高，铝合金的发展趋势为高纯净、高性能及高合金化。500MPa级铝锂合金已经在先进战机，大型客机及宇航运载装备上成熟应用。目前的铝锂合金中合金元素的加入量接近或超过铝固溶体的高温临界饱和固溶度。临界饱和合金元素会产生大量晶界沉淀相，这些相在塑性成型过程中具有“钉扎”作用，从而出现大量原始晶界残留，导致高向延伸率较低，不适于制造40mm以上大厚规格制件。
发明内容
本发明的目的是：提出一种铝锂合金材料及其锻造方法，以便避免临界饱和合金元素会产生大量晶界沉淀相，造成大量原始晶界残留，提高高向延伸率，满足制造40mm以上大厚规格制件的要求。
本发明的技术方案是：一种铝锂合金，其特征在于：其合金成分的质量分数为Cu：3％～4.2％；Mg 0.2％～1.4％；Li：0.6％～1.5％；Ag：0～1％；Zr：0.06％～0.15％；Mn：0.2％～0.6％；Zn：0～0.8％；Si≤0.08％；Fe≤0.10％；其它杂质单个≤0.05％；其它杂质总量≤0.15％，余量为Al。
如上面所述的铝锂合金的锻造方法，其特征在于，锻造的步骤如下：
1、均匀化处理：将毛坯加热到420℃～430℃，保温时间为2h～8h；继续升温到480℃～500℃，保温时间36小时以上；随炉冷却到200℃，空冷到室温；
2、锻造：采用“高温-低温交替锻造”方法进行锻造，分三步进行：
2.1、铸锭锻造开坯，始锻温度不低于380℃，终锻温度不低于350℃，锻比不低于3；
2.2、低温锻造：始锻温度不高于340℃，锻比不低于2.5；
2.3、高温锻造，始锻温度不低于380℃，终锻温度不低于380℃，锻比不低于4。
本发明的优点是：提出了一种铝锂合金材料及其锻造方法，能避免临界饱和合金元素会产生大量晶界沉淀相，造成大量原始晶界残留，提高了高向延伸率，满足了制造40mm以上大厚规格制件的要求。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。一种铝锂合金，其特征在于：其合金成分的质量分数为Cu：3％～4.2％；Mg 0.2％～1.4％；Li：0.6％～1.5％；Ag：0～1％；Zr：0.06％～0.15％；Mn：0.2％～0.6％；Zn：0～0.8％；Si≤0.08％；Fe≤0.10％；其它杂质单个≤0.05％；其它杂质总量≤0.15％，余量为Al。
如上面所述的铝锂合金的锻造方法，其特征在于，锻造的步骤如下：
1、均匀化处理：将毛坯加热到420℃～430℃，保温时间为2h～8h；继续升温到480℃～500℃，保温时间36小时以上；随炉冷却到200℃，空冷到室温；
2、锻造：采用“高温-低温交替锻造”方法进行锻造，分三步进行：
2.1、铸锭锻造开坯，始锻温度不低于380℃，终锻温度不低于350℃，锻比不低于3；
2.2、低温锻造：始锻温度不高于340℃，锻比不低于2.5；
2.3、高温锻造，始锻温度不低于380℃，终锻温度不低于380℃，锻比不低于4。
实施例1
合金成分：4.0％Cu，0.8％Mg,1.2％Li，0.4％Ag,0.10％Zr,0.4％Mn，0.4％Zn，Si≤0.08％,Fe≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
均匀化处理：将毛坯加热到420℃，保温时间为2h；继续升温到480℃，保温时间38小时；随炉冷却到200℃，空冷到室温；
铸锭锻造开坯：始锻温度380℃，终锻温度350℃，锻比3；
低温锻造：始锻温度340℃，锻比2.6；
高温锻造：始锻温度400℃，终锻温度380℃，锻比4。
实施例2
合金成分：4.0％Cu，0.4％Mg,1.2％Li，0.4％Ag,0.10％Zr,0.4％Mn，Si≤0.08％,Fe≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
均匀化处理：将毛坯加热到420℃，保温时间为6h；继续升温到490℃，保温时间40小时；随炉冷却到200℃，空冷到室温；
铸锭锻造开坯：始锻温度400℃，终锻温度300℃，锻比3.3；
低温锻造：始锻温度340℃，锻比2.6；
高温锻造：始锻温度410℃，终锻温度380℃，锻比4.2。
实施例3
合金成分：3.2％Cu，1.2％Mg,1.0％Li，0.4％Ag,0.10％Zr,0.4％Mn，Si≤0.08％,Fe≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
均匀化处理：将毛坯加热到430℃，保温时间为8h；继续升温到500℃，保温时间45小时；随炉冷却到200℃，空冷到室温；
铸锭锻造开坯：始锻温度420℃，终锻温度350℃，锻比4；
低温锻造：始锻温度260℃，锻比2.7；
高温锻造：始锻温度420℃，终锻温度380℃，锻比4.5。
实施例4
合金成分：3.6％Cu，1.0％Mg,1.0％Li，0.4％Ag,0.10％Zr,0.4％Mn，Si≤0.08％,Fe≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
均匀化处理：将毛坯加热到430℃，保温时间为6h；继续升温到490℃，保温时间38小时；随炉冷却到200℃，空冷到室温；
铸锭锻造开坯：始锻温度440℃，终锻温度350℃，锻比3.2；
低温锻造：始锻温度250℃，锻比2.8；
高温锻造：始锻温度440℃，终锻温度350℃，锻比4.2。
实施例5
合金成分：3.7％Cu，0.8％Mg,1.1％Li，0.4％Ag,0.10％Zr,0.4％Mn，Si≤0.08％,Fe≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
均匀化处理：将毛坯加热到420℃，保温时间为6h；继续升温到490℃，保温时间38小时；随炉冷却到200℃，空冷到室温；
铸锭锻造开坯：始锻温度460℃，终锻温度350℃，锻比3.6；
低温锻造：始锻温度280℃，锻比2.9；
高温锻造：始锻温度460℃，终锻温度350℃，锻比4.1。
将5个实施例制成的铝锂合金制品热处理。实施工艺参数为：500℃/2h,水淬；2.0％冷压缩；120℃/6h+160℃/10h。
按发明工艺与传统工艺制成的制品性能对比结果见表1。
表1铝锂合金制品性能结果

Claims (1)

1.一种铝锂合金的锻造方法，所述的铝锂合金的质量分数为Cu：3％～4.2％；Mg 0.2％～1.4％；Li：0.6％～1.5％；Ag：0～1％；Zr：0.06％～0.15％；Mn：0.2％～0.6％；Zn：0～0.8％；Si≤0.08％；Fe≤0.10％；其它杂质单个≤0.05％；其它杂质总量≤0.15％，余量为Al；其特征在于，锻造的步骤如下：
1.1、均匀化处理：将毛坯加热到420℃～430℃，保温时间为2h～8h；继续升温到480℃～500℃，保温时间36小时以上；随炉冷却到200℃，空冷到室温；
1.2、锻造：采用“高温-低温交替锻造”方法进行锻造，分三步进行：
1.2.1、铸锭锻造开坯，始锻温度不低于380℃，终锻温度不低于350℃，锻比不低于3；
1.2.2、低温锻造：始锻温度不高于340℃，锻比不低于2.5；
1.2.3、高温锻造，始锻温度不低于380℃，终锻温度不低于380℃，锻比不低于4。
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