[發明專利]一種防燃Al?Li?V合金

在審

• 申請號: 201710941881.0
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107641740A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 楊長江
• 申請（專利權）人: 廣州宇智科技有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/02;C22F1/04;C22F1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及合金技術領域，具體地說，涉及一種鋁鋰合金。

背景技術

鋰是世界上最輕的金屬元素,當鋰加到鋁中就形成了鋁鋰合金。鋰既能降低鋁的密度又能提高彈性模量。一般來說,向鋁金屬中每添加1wt.%的鋰，鋁合金的密度就下降約3%，而其彈性模量則會上升約6%，從而成為復合材料強有力的競爭產品。鋁鋰合金主要為飛機和航空航天設備的減重而研制的，因此也主要應用與航空航天領域，核反應堆用材，坦克穿甲彈，魚雷和其它兵器結構件方面。此外在汽車,機器人等領域也有充分運用。鋁鋰合金在軍用飛機、民用客機和直升飛機上主要用于機身框架艙門、燃油箱等。在新型飛機設計制造中，采用鋁鋰合金可使飛機鋁合金零部件的質量減輕14-30%，已成為新一代航空器的關鍵性結構材料。采用鋁鋰合金制造飛機，其重量可以減輕14.6%，燃料節省5.4%，飛機制造成本可下降2.1%，每架飛機每年的飛行費用可降低2.2%。由于鋁鋰合金的成本大約只是復合材料（碳纖維增強塑料）的10%，因而在應用上具有明顯的比較優勢。

鋁鋰合金具有很獨特的性能：(1)質量輕。鋰的加入讓鋁鋰合金的密度比多數合金的密度都要低。且隨著鋰含量的增加，其密度還會進一步降低; (2) 強度高。鋁鋰合金有很高的強度，其強度不會因為鋰含量的增加而發生明顯變化，而且可以通過添加銅、鎂、鋅等元素進一步提高合金的強度; (3) 剛度高。鋁鋰合金擁有很高的剛度，抗變形能力強，其剛度隨著鋰含量的增加還會進一步提高; (4) 抗疲勞。鋁鋰合金抗疲勞性能優異，使用壽命長; (5) 良好的延展性。鋁鋰合金擁有良好的延展性能，可以有效降低鋁鋰合金的加工難度。

鋁鋰合金在熔煉過程中極易發生燃燒，甚至爆炸。這是因為鋰的氧化物和氮化物的體積小于生成這些化合物所消耗的金屬的體，因此其氧化物和氮化物不足以包覆金屬表面。形成的氧化膜和氮化膜疏松多孔且很脆，氧可通過氧化膜和氮化膜的孔隙與合金熔體繼續作用，釋放出大量的熱并導致鋁鋰熔體燃燒。因此，鋁鋰合金產業化的一個重要課題是如何阻止鋁鋰合金在大氣環境下冶煉時的高溫氧化燃燒。目前，常用的阻燃方法是熔劑保護法與氣體保護法。這些方法存在鑄件易產生熔劑夾雜、污染環境以及設備和工藝復雜等缺點。

通過合金化方法達到阻燃是解決鋁鋰合金燃燒問題的先進方法。合金化阻燃法其機理是在鋁鋰合金熔煉過程中添加特定的合金元素來影響合金氧化的熱力學與動力學過程，形成具有保護作用的致密氧化膜和氮化膜，達到阻止合金劇烈氧化和氮化的目的，并且鋁鋰合金在后續加工過程中的氧化燃燒的傾向大大降低，從而提高鋁鋰合金的加工安全性。但是，作為一種結構材料，只具有熔煉時的抗燃燒性能是遠遠不能滿足要求的，更重要的是最終的鋁鋰合金產品還要同時擁有令人滿意的力學強度，至少要能達到常用鋁鋰合金的力學性能水平。

本發明提供了一種具有在700-800度之間熔煉時具有抗燃燒性能的Al-Li-V鋁鋰合金，且在此溫度區間熔煉的合金最終產品具有現有鋁鋰合金的力學性能，和良好的室溫塑性，又有良好的抗蠕變性能和抗氧化性能。該Al-Li-V鋁鋰合金熔體在靜態下具有極其優異的阻燃性能，可以達到在700-800溫度范圍內在大氣環境下保溫靜置5個小時而沒有明顯的燃燒。在攪拌等動態過程中，當其表面膜因劇烈攪拌被破壞后，仍能快速再生，成功阻礙合金的氧化燃燒。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足，提供一種具有阻燃性的Al-Li-V鋁鋰合金及其加工工藝。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種具有在700-800度之間熔煉時具有抗燃燒性能的Al-Li-V鋁鋰合金。按重量百分比計，合金的組成為：Li: 2.0-8.0wt.%, V: 2.0-4.0wt.%,Ca: 2.0-4.0wt.%,Sr: 1.0-2.0wt.%, Sn: 1.0-2.0wt.%, In: 0.4-0.8wt.%, Pr: 0.2-0.4wt.%, Yb: 0.1-0.2wt.%, S: 0.5-1.0wt.%，B: 1.0-2.0wt.%，余量為鋁。該鋁鋰合金在熔煉過程因為揮發和形成爐渣等原因而損失的重量在2.0-5.0wt.%左右。