一种耐损伤铝锂合金及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115747590A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211582657.4C22C1/02(2006.01)(22)申请日2022.12.08C22C21/00(2006.01)(71)申请人中南大学地址410000湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人李昊然李劲风刘丹阳桑冯建徐国富郑子樵(74)专利代理机构长沙智路知识产权代理事务所(普通合伙)43244专利代理师陆姝伶(51)Int.Cl.C22C21/12(2006.01)C22F1/00(2006.01)C22F1/04(2006.01)C22F1/057(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称一种耐损伤铝锂合金及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种耐损伤铝锂合金材料及其制备方法和应用，属于航空航天飞行器结构材料制备与加工技术领域；该铝锂合金材料按质量百分数计，包括如下包括1.3～1.8％的Cu、1.5～1.9％的Li、0.6～1.0％的Mg及0.05～0.2％的第一微合金化元素和/或0.05～0.1％的第二微合金化元素以及铝；本发明通过控制Cu、Li、Mg元素的含量，保证了所述铝锂合金材料的耐损伤性能；同时添加微合金化元素，进一步提升了所述铝锂合金材料的冷塑变形可加工性，并使合金具有铝锂合金时效态较宽的耐损伤时效热处理时间窗口，能够满足当前航空航天用铝锂合金材料的耐损伤性能高和冷塑变形可加工性强的工业工程生产应用需求。CN115747590ACN115747590A权利要求书1/2页1.一种耐损伤铝锂合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝锂合金材料按质量百分数计，包括以下元素：Cu1.3～1.8％Li1.5～1.9％Mg0.6～1.0％以及：第一微合金化元素0.05～0.2％，和/或第二微合金化元素0.05～0.1％；不可避免的杂质含量控制在0.05wt％以下，其中铁元素含量控制在0.02wt％以下，硅元素控制在0.02wt％以下；余量为铝。其中，所述第一微合金化元素为Mn、Ag、Zr、Sc中的至少一种；所述第二微合金元素为Ti和/或Ni；所述铝锂合金材料的制备方法包括以下步骤：S1、根据金属元素配比进行配料，将配好的原料依次进行熔炼、精炼和浇铸，得到铸锭；S2、将所述铸锭进行均匀化处理，得到均匀化态合金铸锭；S3、将所述均匀化态合金铸锭依次进行冷热加工和控温退火工艺，得到成型毛坯；S4、将所述成型毛坯依次进行固溶、淬火和时效处理，得到所述铝锂合金材料；其中，步骤S3中，退火工艺的温度为400～490℃；保温时间为1.8～3.2h；退火工艺的冷却分至少三个阶段进行降温，具体为：第一阶段自退火温度降温80～100℃，降温速率为60～80℃/h；第二阶段自所述第一阶段的终点温度继续降温60～80℃，降温速率为65～75℃/h；第三阶段降自所述第二阶段的终点温度继续降温80～90℃，降温速率60～68℃；然后取出坯料进行空冷。2.根据权利要求1所述的耐损伤铝锂合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝锂合金材料按质量百分数计，包括如下组分：Cu1.3～1.8％Li1.5～1.9％Mg0.6～1.0％第一微合金化元素0.05～0.2％第二微合金化元素0.05～0.1％不可避免的杂质含量控制在0.05wt％以下，其中铁元素含量控制在0.02wt％以下，硅元素控制在0.02wt％以下；余量为铝。3.根据权利要求1所述的耐损伤铝锂合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝锂合金按质量百分数计，包括如下组分：Cu1.3～1.8％Li1.5～1.9％Mg0.6～1.0％第一微合金化元素0.05～0.15％第二微合金化元素0.05～0.08％不可避免的杂质含量控制在0.05wt％以下，其中铁元素含量控制在0.02wt％以下，硅2CN115747590A权利要求书2/2页元素控制在0.02wt％以下；余量为铝。4.根据权利要求1所述的耐损伤铝锂合金材料的制备方法，其特征在于，Cu和Li的质量比值为0.9～1.8；和/或，Cu和Mg的质量比值为1.3～3.0。5.根据权利要求1‑4任一项所述的耐损伤铝锂合金材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，熔炼温度为680～780℃；和/或，精炼温度为690～740℃；所述第一微合金化元素和第二微合金化元素以中间合金的方式添加；且当微量合金元素为Ti和/或Ni时，所述Ti或Ni的质量：中间合金总质量≤10％。6.根据权利要求1‑4任一项所述的耐损伤铝锂合金材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述均匀化处理为单级均匀化处理或双级均匀化处理；当均匀化处理为双级均匀化处理，第一级均匀化处理温度为440～480℃，处理时间为8～12