[發明專利]一種高強高韌鋁鋰合金板材及其生產工藝

在審

• 申請號: 202211452410.0
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115710662A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 王官濤;肖陽;馬凱杰;劉振杰;祁登科;張淵博
• 申請（專利權）人: 鄭州輕研合金科技有限公司
• 主分類號: C22C21/18
• 分類號: C22C21/18;C22C21/16;C22F1/057;C22C1/02
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 張曉萍

本發明屬于鋁鋰合金材料加工技術領域，具體涉及一種高強高韌鋁鋰合金板材及其生產工藝。本發明通過采用四級均勻化處理的方法，以解決鋁鋰合金生產過程中的組織偏析和力學性能較差的問題。同時通過蠕變時效處理的方法，解決鋁鋰合金韌性差的問題。本發明所述高強高韌鋁鋰合金板材采用鋁鋰合金鑄錠制備得到，所述鋁鋰合金鑄錠中各組分及其質量百分比為：Cu：4.2~5.2%，Li：1.0~1.9%，Mg：0.4~0.8%，Mn：0.2~0.5%，Zr：0.06~0.14%，Ag：0.8~1.2%，Zn：0.1~0.4%，其余為Al和不可避免的雜質元素。本發明所制備得到的鋁鋰合金強度高、韌性好，通過熔鑄和熱處理工藝改善凝固過程中的枝晶偏析，提高合金制品的強度、塑韌性、熱加工性能及各項特異性能。

技術領域

本發明屬于鋁鋰合金材料加工技術領域，具體涉及一種高強高韌鋁鋰合金板材及其生產工藝。

背景技術

鋁鋰合金作為一種新型的航空結構材料，具有密度低、彈性模量高、比強度高、抗腐蝕好等特點，廣泛應用于軍事和航空航天領域。

目前，鋁鋰合金已發展到第三代Al-Cu-Li系合金，其不僅具有優異的性能（例如耐腐蝕性、高熱穩定性、以及高強度和良好韌性的協同性），可以替代2XXX、7XXX鋁合金，還可以通過調控合金中的主合金化元素與微合金化元素的含量，以及加工時的變形與形變熱處理工藝，實現性能的提升，用于制造飛機上下翼和內部承力件，是一種性能較好的航空結構材料。

一般來講，傳統鋁鋰合金的均勻化熱處理為單極或兩級均勻化工藝，這種單極或兩級均勻化熱處理的工藝未能使Cu元素偏析得到有效消除，雖然鑄態組織中大部分非平衡相和枝晶組織得以溶解入基體內部，但仍有少部分粗大的第二相（Al₂Cu相等）以及雜質相沒有完全溶解。于是，研究人員采用了多級均勻化的工藝，用于改善合金的晶相。例如，公開號為CN110423927A的中國專利公開了一種超高強鋁鋰合金，通過利用三級均勻化退火處理的工藝配合Sc等晶粒元素含量的調整，目的是為了提高合金的彈性模量等機械性能，但是，此專利對合金的塑韌性、熱加工性能等的改變并不明顯。所以仍然需要對鋁鋰合金的均勻化熱處理工藝進行改進。

基于此，本發明通過對鋁鋰合金成分進行調整，并采用一種新型的四級均勻化的方法，可有效解決鋁鋰合金鑄錠在均勻化熱處理時的元素偏析問題，避免在熱加工過程中因組織偏析而產生裂紋、力學性能不均勻的問題，還可有效消除元素偏析，提高組織均勻性；采用蠕變時效的方法，有效促進析出相在晶內均勻分布，減少晶界無序析出相對性能的破壞；從而實現對鋁鋰合金力學性能改善的同時，還能夠提高組織均勻性，改善合金塑韌性、熱加工性能及各項特異性能，對鋁鋰合金的其工業化應用具有良好的促進作用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提出一種高強高韌鋁鋰合金板材及其生產工藝，通過采用四級均勻化處理的方法，以解決鋁鋰合金生產過程中的組織偏析和力學性能較差的問題，同時采用蠕變時效處理的方法，解決鋁鋰合金在使用過程中韌性不足的問題，進一步提高其工業化應用價值。

本發明還提供了所述高強高韌鋁鋰合金板材的應用。

基于上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種高強高韌鋁鋰合金板材，所述高強高韌鋁鋰合金板材采用鋁鋰合金鑄錠制備得到，所述鋁鋰合金鑄錠中各組分及其質量百分比為：Cu：4.2~5.2%，Li：1.0~1.9%，Mg：0.4~0.8%，Mn：0.2~0.5%，Zr：0.06~0.14%，Ag：0.8~1.2%，Zn：0.1~0.4%，其余為Al和不可避免的雜質元素；各雜質元素的含量為，Ti：≤0.15%，Si：≤0.08%，Fe：≤0.1%。