专利名称：亚纯高强型稀土铝锂合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新的铝锂合金材料。
铝合金材料中的铝锂合金因其弹性模量高，比强度及比刚度大等一系列优异性能而受到关注。目前，国外已研制出多种牌号的铝锂合金，如美国ALCOA公司的高强型2090合金，现已基本达到工业化生产水平，将投入使用，但这种材料存在着韧性及塑性不够高的缺陷，使其推广应用受到影响。针对2090合金存在的不足，我国研制了高性能稀土铝锂合金。这种合金的主要特点是在铝锂合金中添加微量稀土元素，以提高合金的韧性及塑性(见发明专利公报，VO1.8，NO.26，1992，CN1062176A)。并且，当合金中加入微量稀土后，使得材料的疲劳抗力、裂纹扩展抗力、耐蚀、耐热性能均达优良。但是在上述两种铝锂合金中，杂质元素对材料的韧性及塑性损害极大，为尽量避免杂质的危害作用，目前在铝锂合金的生产中，需要纯度极高的原材料，(例如纯度为99.99%以上的高纯铝及高纯锂)，并且必须严格控制生产过程中的诸工艺环节及工艺环境，以避免杂质的混入。这种过高的要求使铝锂合金批量生产的难度增大，成本提高，限制了这种新型材料的推广应用。
本发明目的在于克服目前高强型铝锂合金对杂质限量过严、生产条件苛刻，不适于工业化生产的不足，提供一种杂质元素含量放宽至一般限制条件，可采用普通纯度的原材料制取的新的高强型铝锂合金材料，以降低材料成本，并利于工业化生产。
本发明所提供的稀土铝锂合金采用加大稀土元素含量，利用稀土抑制杂质对材料韧性及塑性损害的方法来实现上述目的。本合金中，稀土元素Ce含量达(0.05-0.3)%(均为重量百分数，下同)。其他成分为(1.9-2.6)%Ll，(2.4-3.0)%Cu，(0.08-1.5)%Zr，杂质总含量(Fe、Sl及碱金属等)允许在0.6%以内，其余为Al及铺加元素Tl、B等。
与美国的2090合金及我国研制的高性能稀土铝锂合金相比，本亚纯高强型稀土铝锂合金具有以下特点1、本合金可采用普通纯度原材料制备，生产过程控制不严格、不需严格限制杂质含量。合金半成品杂质含量只要低于0.6%即可(其中碱金属杂质含量低于100ppm即可)。这种杂质限定含量在一般铝合金生产过程中即可达到，不需严格控制。而2090合金及高性能稀土铝锂合金必须采用纯度极高的原材料制备，半成品杂质含量必须严格限制在0.22%以内(美国AMS4251标准规定，实际限制在0.1%之内)。
2、亚纯稀土铝锂合金成本比2090及高性能稀土铝锂合金成本低，原因之一是其制备不必采用高纯度原材料。
3、虽然亚纯稀土铝锂合金中杂质含量相对较高，但其主要性能指标仍接近或超过2090合金及高性能稀土铝锂合金，强塑性指标已达到美国2090合金的AMS4251标准。具体数据见表1、表2、所示。
表1 不同合金板材(1.0-4.0mm，T8状态)力学性能
表2 不同合金板材(1.0-4.0mm，T8状态)疲劳与断裂性能
同试验条件是指与本发明合金同批制备，加工并同批试验条件下所得到的测试数据。
在σman＝280MPa，R＝0.1，f＝15试验条件下所测疲劳循环断裂周次。
下面结合实施例具体说明实现本发明的过程。
采用纯度高于99.6%的纯铝及99.8%的纯锂或Al-Ll中间合金作为主要原料，另外的合金元素Cu、Zr、Ce及细化剂Ti、B等，均以其与Al的中间合金形式加入。在熔炼前，将上述原材料充分清洗并烘干。
熔炼过程可采用两种方法(1)真空熔炼。将原材料除锂(或Al-Li中间合金)外，均放入真空感应炉的坩埚中，抽真空至0.1-0.6Pa后通电加热化料。原料熔化后控温至700-740℃静置除气，炉中充Ar至40-50KPa，加入纯锂(或Al-Li中间合金)，电磁搅拌至740-780℃略静置后浇注。
(2)氩气保护熔炼。将原材料除锂外，均放入电阻炉坩埚中，升温至730-800℃化料搅拌，用C2Cl6精炼除渣，加入(LiCl+LiF)进行熔渣保护，通Ar保护后加入纯Li，熔液中通Ar再次除气，除渣后控温至740-780℃Ar气保护浇注。
浇注模应采用冷却条件好的铜模或水冷模。合金铸锭应进行400-470℃/8-10h+500℃/8-10h+520-530℃/6-10h的均匀化处理。
铸锭开坯温度为490-520℃，热轧温度为480-510℃，温轧温度为280-300℃。开坯变形量(50-70)%，热轧变形量(50-80)%，冷或温轧变形量(50-70)%。
也可在热轧后于480-520℃保温水冷，再进行冷轧，变形量为(50-80)%。
用上述方法可获得轧制状态的本合金板材。
权利要求
1.一种稀土铝锂合金，其化学成份为(1.9-2.6)%Li，(2.4-3.0)%Cu(0.08-1.5)%Zr及Ce、Al和杂质，其技术特征是稀土元素Ce含量为(0.05-0.3)%。
2.如权利要求1所述铝锂合金，其特征是杂质(Fe、Si及碱金属等)总含量允许在0.6%以内。
全文摘要
一种亚纯高强度稀土铝锂合金，采用加大稀土元素含量以抑制杂质对材料韧性损害的方法，提供了一种杂质元素量可放宽至一般限制条件，能采用普通纯度的原材料制取的新的铝锂合金材料。本合金中含(0.05—0.30)％Ce，杂质总含量允许在0.6％以内，与高性能稀土铝锂合金及美国2090合金比较，本材料在保持这种类型合金主要性能情况下，改变了用高纯铝锂做原材料，生产工艺过程要求过高的现状，降低了合金的成本。
文档编号C22C21/12GK1094452SQ9310518
公开日1994年11月2日 申请日期1993年4月30日 优先权日1993年4月30日
发明者孟亮, 张宝昌, 何明, 耿东生 申请人:西北工业大学