一種低各向異性的鋁鋰合金棒及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低各異性、可焊接性及高強(qiáng)度的鋁鋰合金棒及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明鋁鋰合金棒由如下重量百分比的組分組成：鋰6-7.5wt％，銅:4-6wt％，鎂：0.1-0.3wt％，錫0.4-0.8wt％，鋅：0.2-0.4wt％，錳0.05-0.3wt％，鑭和鈰：0.2-0.4wt％，余量為鋁。本發(fā)明的鋁鋰合金棒通過提高合金中金屬鋰的含量，并優(yōu)選地添加金屬銅、鎂、錫、鋅、錳、鑭和鈰，使本發(fā)明的鋁鋰合金棒不僅具有低各異性、可焊接性以及高強(qiáng)度，而且制造成本大幅降低。本發(fā)明的鋁鋰合金棒可廣泛用于機(jī)械制造、運(yùn)輸機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械及航空工業(yè)等方面。
【專利說明】一種低各向異性的鋁鋰合金棒及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁鋰合金棒及其生產(chǎn)方法，特別是涉及一種低各異性、可焊接性及高強(qiáng)度的鋁鋰合金棒及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)高強(qiáng)度鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多。
[0003]由于鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用，使用量?jī)H次于鋼。
[0004]作為鋁合金的新的研究方向——鋁鋰合金具有低密度、高比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)良的低溫性能和耐腐蝕性以及良好的超塑性等優(yōu)點(diǎn)。用鋁鋰合金取代常規(guī)的鋁合金可使結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕10%~15%,剛度提高15%~20%,是一種理想的航空航天結(jié)構(gòu)材料。由于航天結(jié)構(gòu)件間往往采用連接體的形式，用焊接工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉚接結(jié)構(gòu)可以減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，減少裝配時(shí)間，因此，對(duì)鋁鋰合金的可焊接性提出了更高的要求。
[0005]美國的Reynolds金屬公司和Martin Maritta公司合作，開發(fā)Weldlite系列招鋰合金。該系列合金具有高強(qiáng)可焊的特點(diǎn)，抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)700MPa ;在多種焊接工藝下均可形成致密的焊縫，其焊縫強(qiáng)度和韌性都明顯高于其他傳統(tǒng)鋁合金。Weldalite合金包括Weldalite?049和210 兩個(gè)合金系列，其中Weldalite?210合金具有較高的焊接性，其化學(xué)成分及相關(guān)性能均符合航空航天結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用，是現(xiàn)階段普遍認(rèn)可的材料，但是由于其是通過添加銀(Ag)，來提高材料的焊接性能，因此也提高了鋁鋰合金的相應(yīng)成本。
[0006]綜上，目前需要一種不僅成本較低，而且具有低各異性、可焊接性以及高強(qiáng)度的鋁鋰合金材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，通過改進(jìn)合金成分設(shè)計(jì)并根據(jù)合金的特點(diǎn)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提供一種提高了現(xiàn)有技術(shù)中鋁鋰合金的強(qiáng)度、可焊接性、降低各向形并且大幅降低材料成本的鋁鋰合金棒及其生產(chǎn)方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是:
[0009]一種招鋰合金棒，由如下重量百分比的組分組成:鋰6-7.5wt%,銅:4-6wt%,鎂:
0.1-0.3wt %，錫 0.4-0.8wt %，鋅:0.2-0.4wt %，錳 0.05-0.3wt %，鑭和鈰:0.2-0.4wt %，
余量為招。
[0010]優(yōu)選地，一種鋁鋰合金棒，由如下重量百分比的組分組成:鋰6.5-7.0wt %，銅 4.5-5.5wt % ,鎂 0.125-0.275wt %,錫 0.45-0.75wt %，鋅 0.25-0.375wt %,錳
0.1-0.25wt %，鑭和鈰 0.225-0.375wt %，余量為鋁。
[0011]優(yōu)選地,一種招鋰合金棒，由如下重量百分比的組分組成:鋰6.75wt%,銅5wt%，鎂 0.2wt %，錫 0.6wt %，鋅 0.3wt %，錳 0.175wt %，鑭和鈰 0.3wt %，余量為鋁。
[0012]本發(fā)明提供的上述鋁鋰合金棒的生產(chǎn)方法，具有以下步驟:
[0013]I)按重量比將原料混勻，在750_800°C下熔煉，熔煉時(shí)間為1.5-2小時(shí)；
[0014]2)采用光譜分析法檢測(cè)熔煉完成的合金液體，確定其成分在范圍之內(nèi)；
[0015]3)采用連續(xù)鑄造的方式生產(chǎn)毛坯圓錠，所述毛坯圓錠的直徑為20_50mm，長度為3-4 米；
[0016]4)時(shí)效處理，環(huán)境溫度為200_220°C，時(shí)效退火時(shí)間為1.5小時(shí)；
[0017]5)將所述退火完成的合金棒拉制成形。
[0018]進(jìn)一步地,在步驟5)中，將所述退火完成的合金棒拉制成直徑為5mm-40mm的成
品O
[0019]本發(fā)明還提供了上述鋁鋰合金棒在制備航天航空結(jié)構(gòu)材料中的用途。
[0020]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果有:
[0021]1、本發(fā)明提供了一種鋁鋰合金棒及其生產(chǎn)方法，同時(shí)滿足了對(duì)多用途材料的低密度、高比強(qiáng)度和比剛 度、低溫性能和耐腐蝕性、超塑性、高強(qiáng)度、可焊接性、低各異性和低成本的多種需要。
[0022]2、本發(fā)明在提高鋰的含量，并添加錫、鋅、銅、錳、鎂及稀土元素鑭和鈰的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工藝，以擠壓取代多次熱處理或鍛打的方式實(shí)現(xiàn)了材料質(zhì)量的整體減小。
[0023]3、本材料由于較低的密度及較高的強(qiáng)度，是一種理想的結(jié)構(gòu)材料，可廣泛用于機(jī)械制造、運(yùn)輸機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械及航空工業(yè)等方面，比如飛機(jī)內(nèi)部的連接架，高速動(dòng)車車廂內(nèi)部的連接桿等。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1本發(fā)明的鋁鋰合金棒的制備
[0025]配料熔煉:將準(zhǔn)備好的材料按照:鋰6wt %,銅:6wt %,鎂:0.1wt %,錫0.4wt %,鋅:0.2wt %，錳0.05wt%,鑭和鈰:0.2wt %，余量為鋁的質(zhì)量比放入熔煉爐中，熔煉爐溫度控制在750°C，時(shí)間為2小時(shí)。
[0026]檢測(cè):采用光譜分析法檢測(cè)熔煉完成的合金液體，確定其成分在范圍之內(nèi)。
[0027]鑄造冷開坯:采用連續(xù)鑄造方式，采用計(jì)算機(jī)控制交流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)微引程反推工藝，生產(chǎn)出大卷重帶坯，經(jīng)過雙面銑削銑面機(jī)組銑去帶坯表皮缺陷，經(jīng)過冷軋機(jī)，切割成直徑為20-50mm，長度為3-4米的毛坯圓錠。
[0028]擠壓成型:在擠壓筒中對(duì)錠坯使之從?？字辛鞒?。
[0029]時(shí)效處理:采用人工時(shí)效處理，環(huán)境溫度為200°C，消除內(nèi)應(yīng)力，時(shí)效退火時(shí)間為1.5小時(shí)。
[0030]洗刷矯直:通過酸洗洗刷工序，除去表面殘留和氧化物，通過矯直工序，消除內(nèi)應(yīng)力，將合金棒拉制成直徑為5mm-40_的成品。
[0031]將按照本發(fā)明實(shí)施例制備的鋁鋰合金棒與等體積的Weldalite210對(duì)比，在20°C擠壓棒T6狀態(tài)下,各性能參數(shù)如表1所示:
[0032]表1
【權(quán)利要求】
1.一種鋁鋰合金棒，其特征在于，由如下重量百分比的組分組成:鋰6-7.5wt%，銅:4-6wt%，鎂:0.1-0.3wt%，錫 0.4-0.8wt%，鋅:0.2-0.4wt%，錳 0.05-0.3wt%，鑭和鈰:0.2-0.4wt%，余量為鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鋰合金棒，其特征在于，由如下重量百分比的組分組成:鋰 6.5-7.0wt %，銅 4.5-5.5wt %，鎂 0.125-0.275wt %，錫 0.45-0.75wt %,鋅0.25-0.375wt %，錳 0.1-0.25wt %，鑭和鈰 0.225-0.375wt %，余量為鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁鋰合金棒，其特征在于，由如下重量百分比的組分組成:鋰6.75wt %,銅 5wt % ,續(xù) 0.2wt %,錫 0.6wt %,鋒 0.3wt% ,猛 0.175wt %,鑭和鋪 0.3wt %,余量為招。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的鋁鋰合金棒生產(chǎn)方法，其特征在于，具有以下步驟: 1)按重量比將原料混勻，在750-800°C下熔煉，熔煉時(shí)間為1.5-2小時(shí)； 2)采用光譜分析法檢測(cè)熔煉完成的合金液體，確定其成分在范圍之內(nèi)； 3)采用連續(xù)鑄造的方式生產(chǎn)毛坯圓錠，所述毛坯圓錠的直徑為20-50mm，長度為3_4米; 4)時(shí)效處理，環(huán)境溫度為200-220°C，時(shí)效退火時(shí)間為1.5小時(shí)； 5)將所述退火完成的合金棒拉制成形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁鋰合金棒的生產(chǎn)方法，其特征在于:在步驟5)中，將所述退火完成的合金棒拉制成直徑為5mm-40_的成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的所述鋁鋰合金棒在制備航天航空結(jié)構(gòu)材料中的用途。
【文檔編號(hào)】B21C37/04GK103993204SQ201410261998
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】孫飛, 趙勇 申請(qǐng)人:蘇州列治埃盟新材料技術(shù)轉(zhuǎn)移有限公司