一种高比模量铝合金及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112708803A(43)申请公布日2021.04.27(21)申请号202011487861.9(22)申请日2020.12.16(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人肖代红刘文胜黄兰萍(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所(普通合伙)43114代理人钟丹魏娟(51)Int.Cl.C22C21/00(2006.01)C22C1/03(2006.01)C22F1/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种高比模量铝合金及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高比模量铝合金。所述合金以质量百分比包括下述组分：Li：2～4％，Mn：1～7％，Zr：0.05～0.3％，Ti：0.0～0.3％、Sc：0.0～0.3％，余量为Al；其中Li、Mn为必备的提高铝合金模量的元素，Zr、Ti、Sc为晶粒调控元素。其制备方法为：按设计的铝合金组分配比，称取各组分，在真空熔炼炉中进行熔炼并浇铸成型，然后热变形成棒材或板材。本发明采用熔炼铸造及形变热处理方法，通过控制提高模量的合金元素(Li、Mn)与晶粒控制元素Zr、Ti、Sc的含量，制备成具有高模量和高比模量的铝合金。本发明制备出了比现有铝合金更高模量的的铝锰锂合金，制备工艺简单，可做为高比刚度轻量化结构材料。CN112708803ACN112708803A权利要求书1/1页1.一种高比模量铝合金，其特征在于：包含以下重量百分比的组分：Li：2～4％，Mn：1～7％，Zr：0.05～0.3％，Ti：0.0～0.3％、Sc：0.0～0.2％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种高比模量铝合金，其特征在于：包含以下重量百分比的组分：Li：2～4％，Mn：5.3～7％，Zr：0.05～0.1％，余量为Al。3.根据权利要求1所述的一种高比模量铝合金，其特征在于：包含以下重量百分比的组分：Li：3％，Mn：5.3％，Zr：0.1％，余量为Al。4.制备如权利要求1‑3所述一种高比模量铝合金的制备方法，其特征在于：按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用真空熔炼把铝、锂、铝锆中间合金、铝锰中间合金、铝钪中间合金、铝钛合金在真空环境下熔化，然后在熔体中充入氩气进行复合除气除渣处理，静置后浇铸成型获得铸锭，然后把铸锭经过热挤压、固溶处理后室温水淬、时效处理即得高比模量铝合金。5.根据权利要求4所述的一种高比模量铝合金的制备方法，其特征在于：所述时效处理的温度为145℃～170℃，时效处理的时间为20h～48h。2CN112708803A说明书1/3页一种高比模量铝合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种高比模量铝合金及其制备方法，属于新型金属结构材料。背景技术[0002]铝合金作为空天、陆地与水面运载工具的主干材料，性价比高，应用面广。高模量铝合金对于实现减重增效、长寿命起着决定性作用，不可或缺。高模量是高性能铝合金的共性特征，相近强度条件下大幅提高铝合弹性模量以提高比模量，是实现运载工具减重增效的主要发展方向。[0003]航空用高性能铝合金主要包括7XXX系的Al‑Zn‑Mg‑Cu铝合金与2XXXX系的Al‑Cu‑Mg与Al‑Li合金。7XXX系铝合金具有高的比强度(180‑208MPa.cm3/g)，但其比模量偏低(不超过25GPa.cm3/g)。2XXX系的Al‑Cu‑Mg铝合金的比强度(140‑170MPa.cm3/g)与比模量(26‑27GPa.cm3/g)均偏低，而Al‑Li合金具有相对高的比强度(180‑220MPa.cm3/g)与比模量(27‑31GPa.cm3/g)，但其比模量有特进一步的提高。发明内容[0004]本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种高比模量铝合金及其制备方法，本发明在成份设计上，通过调控强化元素(Li，Mn)与晶粒控制元素Zr、Sc的含量，在制备工艺上，采用真空熔炼铸造及形变热处理方法，析出Al3Li、Al6Mn、Al4Mn等高模量相，从而获得低密度高模量的铝合金，以提高合金的比模量，制得的此类铝合金具有比传统铝合金的更高模量、更高比模量。[0005]本发明是通过以下技术方案实现的：[0006]本发明一种高比模量铝合金，包含以下重量百分比的组分：Li：2～4％，Mn：1～7％，Zr：0.05～0.3％，Ti：0.0～0.3％、Sc：0.0～0.2％，余量为Al。[0007]本发明的高比模量铝合金，其中Li、Mn为必备的提高铝合金模量的元素，Zr、Ti、Sc为晶粒调控元素。优化的条件下，本发明所提供的合金的弹性模量达到90GPa，比模量达到34GPa.cm3/g。[0008]在本发明中，首创的添加