[發明專利]一種耐損傷鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201510652080.3
• 申請日: 2015-10-12
• 公開（公告）號: CN106609330B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 郝敏;伊琳娜;李超;李惠曲;吳秀亮
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C22C21/16
• 分類號: C22C21/16;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/057
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種鋁合金及其制備方法，具體涉及一種耐損傷鋁合金及其制備方法。

背景技術

鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，其密度低，比強度高，同時具備優良的導熱性、耐蝕性、焊接及加工等性能，廣發應用于機械工程、航空航天等領域。

隨著新一代飛機耐久性/損傷容限設計思想的發展，對飛機機體主要結構的可靠性、使用壽命、安全性以及可維修性等耐損傷性能要求日益提高，迫切需要采用具有高的斷裂韌性、抗疲勞性能和低的疲勞裂紋擴展速率的新型耐損傷材料，尤其在機翼下壁板長桁、中央翼梁下緣條等部位對耐損傷鋁合金型材需求迫切，現有材料很難滿足要求，主要原因是提高綜合性能難度很大，如片面追求提高材料強度，其斷裂韌性或抗疲勞性能會顯著下降。

CN103981410A中披露了一種高耐損傷鋁合金及其制備方法，但所開發的合金及其制備方法僅針對薄板，不包括型材。

CN103710652A公開了一種高耐損傷鋁合金型材的制備方法，添加了Li、Sc等合金化元素，由于Li合金元素極易氧化，需要在真空中進行熔煉，需專用設備，而其，Sc價格昂貴，顯著增加了制造成本。此外，在實施例中，所得的鋁合金型材的主要性能近包含拉伸力學性能，無耐損傷性能指標。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐損傷鋁合金及其制備方法，通過調整主合金元素的含量和添加新的合金元素，獲得了抗疲勞裂紋擴展能力高、力學性能優良的鋁合金，解決現有耐損傷鋁合金型材綜合性能難于提高的問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種耐損傷鋁合金，以質量百分比計的下述組分：Cu：3.6～4.3％，Mg：1.0～1.6％，Mn：0.3～0.8％，Zr：0.1～0.15％，Er：0.1～0.2％，余量為Al以及微量雜質元素，所述雜質元素的總含量小于0.1％。

所述的一種耐損傷鋁合金的第一優選方案，所述鋁合金以質量百分比計包括下述組分：Cu：4.0％，Mg：1.0％，Mn：0.5％，Zr：0.11％，Er：0.15％，余量為Al以及微量雜質元素，所述雜質元素的總含量小于0.1％。

所述的一種耐損傷鋁合金的第二優選方案，所述鋁合金以質量百分比計包括下述組分：Cu：4.0％，Mg：1.2％，Mn：0.5％，Zr：0.11％，Er：0.15％，余量為Al以及微量雜質元素，所述雜質元素的總含量小于0.1％。

所述的一種耐損傷鋁合金的第三優選方案，所述鋁合金以質量百分比計包括下述組分：Cu：4.0％，Mg：1.4％，Mn：0.5％，Zr：0.13％，Er：0.13％，余量為Al以及微量雜質元素，所述雜質元素的總含量小于0.1％。

一種所述的耐損傷鋁合金制備方法，方法包括以下步驟：

(1)按設計的組分分別配取純鋁、純鎂，Al-Cu中間合金、Al-Mn中間合金、Al-Zr中間合金、Al-Er中間合金，去除表面的雜質再烘干，所述純鋁純度≥99.99％，所述純鎂純度≥99.99％；

(2)將金屬鋁升溫至793℃±5℃，當爐料開始軟化下榻時加入覆蓋劑形成表面有覆蓋劑的鋁熔體，其加入量為金屬總重量的0.5％～0.6％；

(3)依次加入Al-Zr中間合金，Al-Cu中間合金、Al-Mn中間合金攪拌熔化后，加入Al-Er中間合金，當加入的Al-Er中間合金完全熔化后，攪拌均勻靜置10min，冷卻至713+5℃，加入純鎂，熔化后攪拌均勻保溫8min；

(4)加入精煉劑對鋁合金熔體進行精煉處理，并扒出表面浮渣后，即可將熔體輸入到靜置爐，于730℃±5℃，保溫10min，然后通入氬氣，然后按15-18Kg除鈉劑/噸鋁合金熔體的比例加入除鈉，保溫10min，澆注，得到鋁合金鑄坯。

所述一種耐損傷鋁合金的制備方法的第一優選方案，所述的覆蓋劑由以下重量份計組分組成：30～35％的Al₂O₃、5～8％的CaO、32-35％的木炭、10～20％的KCl、5～10％的NaCl，其余為Na₃AlF₆。

所述一種耐損傷鋁合金的制備方法的第二優選方案，所述的精煉劑以下重量份計的組分組成：氯化鈉5～10％、氯化鉀10～15％、氟化鈣20-～25％、六氯乙烷20～30％，其余為草木灰。

所述一種耐損傷鋁合金的制備方法的第一優選方案，所述的除鈉劑由以下重量份計的組分組成：氯化鉀30-40％、活性炭酸鈣粉15-20％、氯化鎂20～25％，其余為六氯二碳。