專利名稱：一種Li-Nb鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Li-Nb鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著中國(guó)和世界鋁產(chǎn)量通漲，各廠家在鋁合金中加入多種合金化元素，分別起到固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化和表面穩(wěn)定化等作用，使得鋁合金在高溫下可保持優(yōu)異的力學(xué)性能。鋁合金熔煉的核心環(huán)節(jié)是高質(zhì)化處理，包括熔體化和組織結(jié)構(gòu)細(xì)化均勻化。組織結(jié)構(gòu)細(xì)化均勻化通常采用變質(zhì)處理，是以添加劑或機(jī)械、物理方法構(gòu)成鋁合金熔體及固溶體的基本單元——結(jié)晶體的尺寸盡可能小，分布盡可能均勻。變質(zhì)處理添加劑又稱為變質(zhì)劑，需要具備化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)高、晶格尺寸與鋁 相適應(yīng)等性質(zhì)，目前，常用的變質(zhì)劑多為鈦、硼、稀土化合物等，在鋁合金領(lǐng)域，變質(zhì)劑多為粉末狀的堿金屬鹵化物復(fù)合鹽，這種變質(zhì)劑在Al-Si系鋁合金中有較好的變質(zhì)效果，但在Al-Cu系鋁合金中變質(zhì)效果不佳。目前，可耐高溫的Al-Cu系鋁合金(ZL 201A、ZL 204A、ZL 205A)大多采用精鋁為原料，加入Sc、Ag等貴重金屬，導(dǎo)致該系鋁合金雖然具有高強(qiáng)韌性，但成本過(guò)高，只能用于航空航天、國(guó)防軍工等尖端領(lǐng)域，無(wú)法推廣。另外，北京航空材料研究所研制的ZL205A合金的抗拉強(qiáng)度為510MPa，是目前已有注冊(cè)牌號(hào)的鑄造鋁合金材料強(qiáng)度最高的；但該合金鑄造性能差，表現(xiàn)為熱裂傾向大、流動(dòng)性差；并且抗腐蝕性能低，因此，該系列合金的鑄造成品率相當(dāng)?shù)汀?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種Li-Nb鋁合金及其制備方法，在普鋁中引入合金元素和稀土元素，以常見(jiàn)的原料加工獲得高強(qiáng)耐熱、鑄造性能好的鋁合金材料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案一種Li-Nb鋁合金，鋁合金各成分的重量百分比為Cu :1. 0-4. 0 %, Mn 0. 1-0. 4 %, Cd 0. 15-0. 25 %, Ti :0. 05-0. 25 %, B :0. 05-0. I %, Zr :0. 1-0. 4 %, Li 0. 1-1. 0%, Nb 0. 2-0. 55%，稀土元素:0. 2-0. 9%，余量為 Al。優(yōu)選地，鋁合金各成分的重量百分比為Cu :1.4-3.8%, Mn :0. 15-0. 35%, Cd 0. 16-0. 24%, Ti 0. 08-0. 22%, B :0. 05-0. 08%, Zr :0. 12-0. 35%, Li :0. 15-0. 93%, Nb 0. 25-0. 5%，稀土元素0. 23-0. 81%,余量為 Al。優(yōu)選地，鋁合金各成分的重量百分比為Cu :1.8-2. 9 %，Mn 0. 22-0. 30%, Cd:0. 18-0. 23%, Ti 0. 12-0. 20%, B :0. 04-0. 06%, Zr :0. 17-0. 28%, Li :0. 27-0. 77%, Nb 0. 3-0. 43%，稀土元素:0. 27-0. 66%，余量為 Al。優(yōu)選地，B的重量百分比為0. 05%。優(yōu)選地，Li的重量百分比為0. 35-0. 50%。
優(yōu)選地，Nb的重量百分比為0. 32-0. 46%。優(yōu)選地,稀土元素包括La、Ce、Eu、Pr、Er、Nd、Y中的任意一種。優(yōu)選地，稀土元素包括La、Ce、Eu、Pr、Er、Nd、Y中任意兩種或兩種以上的混合物。本發(fā)明還提供一種上述的Li-Nb鋁合金的制備方法，包括以下步驟A、在熔煉爐中加熱適量的鋁，在700-850°C下保溫；B、按比例加入Mn、Ti、Zr、Li、Nb中間合金，攪拌均勻后加入Cu、Cd中間合金，再加A Al-Ti-B合金和稀土元素，攪拌均勻。優(yōu)選地，在加入Al-Ti-B合金和稀土元素后，在熔煉爐中加入精煉劑，攪拌均勻。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果 I、強(qiáng)度高本發(fā)明實(shí)施例的鋁合金成分中，稀土元素含量高，充分發(fā)揮其凈化、細(xì)化晶粒和變質(zhì)作用；Cu與Mn配合形成高溫強(qiáng)化相，MnAl6化合物彌散質(zhì)點(diǎn)對(duì)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大起阻礙作用，并能溶解雜質(zhì)鐵，形成(Fe、Mn) Al6，減小鐵的有害影響；Li與Al基形成Al2Li3^ AlLi5等多種彌散性高溫強(qiáng)化相，提高合金硬度；Nb與Al基分別形成多種高溫強(qiáng)化相，顯著提高合金的高溫強(qiáng)度；B、Ti、Zr作為細(xì)化劑，提高熔體流動(dòng)性；碳化物的晶格接近于鋁固溶體的晶格常數(shù)，且可穩(wěn)定存在，提高合金的組織分散度；由此，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明實(shí)施例制得的鋁合金強(qiáng)度在190-200°C下可持續(xù)100小時(shí)達(dá)到500 550Mpa ；2、易加工Ti、Zr、B及稀土元素的加入極大地細(xì)化了鋁合金的晶粒，使得本發(fā)明實(shí)施例制得的鋁合金具備良好的材料流動(dòng)性和晶間自潤(rùn)滑性，解決了合金強(qiáng)度與可鑄性之間的矛盾，加工性好；本發(fā)明實(shí)施例制得的鋁合金加工為箔材、管材、型材等成品，表面光反射率高于普鋁，成品率高；3、降成本相對(duì)目前該種強(qiáng)度和硬度的鋁合金所需的精鋁和貴重元素，本發(fā)明實(shí)施例所采用的普鋁(鋁液、鋁錠)和合金元素，可降低成本30%以上。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)采用普鋁、合金元素和稀土元素，以相對(duì)低廉的成本得到高強(qiáng)耐熱、鑄造性能好的鋁合金材料。本發(fā)明實(shí)施例所用Al均為普鋁，其中可能含有0. 01-0. 4%左右的Si、Fe等雜質(zhì)，不影響本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)。以下為具體實(shí)施例。實(shí)施例一、合金各元素比例如下表所示
權(quán)利要求
1.一種Li-Nb鋁合金，其特征在于，所述鋁合金各成分的重量百分比為Cu:I.0-4. O %, Mn 0. 1-0. 4 %, Cd 0. 15-0. 25 %, Ti 0. 05-0. 25 %, B 0. 05-0. I %, Zr 0. 1-0. 4%, Li 0. 1-1. 0%, Nb :0. 2-0. 55%，稀土元素:0. 2-0. 9%，余量為 Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Li-Nb鋁合金，其特征在于，所述鋁合金各成分的重量百分比為Cu 1. 4-3. 8 %, Mn :0. 15-0. 35 %，Cd :0. 16-0. 24 %，Ti :0. 08-0. 22 %，B 0. 05-0. 08 %, Zr :0. 12-0. 35 %, Li :0. 15-0. 93 %, Nb :0. 25-0. 5 %,稀土元素O. 23-0. 81%，余量為 Al。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Li-Nb鋁合金，其特征在于，所述鋁合金各成分的重量百分比為Cu 1. 8-2. 9 %, Mn :0. 22-0. 30 %，Cd :0. 18-0. 23 %，Ti :0. 12-0. 20 %，B 0. 04-0. 06 %, Zr :0. 17-0. 28 %, Li :0. 27-0. 77 %, Nb :0. 3-0. 43 %,稀土元素O.27-0. 66%，余量為 Al。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的一種Li-Nb鋁合金，其特征在于，B的重量百分比為0. 05%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的一種Li-Nb鋁合金，其特征在于，Li的重量百分比為0. 35-0. 50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的一種Li-Nb鋁合金，其特征在于，Nb的重量百分比為0. 32-0. 46%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Li-Nb鋁合金，其特征在于，所述稀土元素包括La、Ce、Eu、Pr、Er、Nd、Y中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種Li-Nb鋁合金，其特征在于，所述稀土元素包括La、Ce、Eu、Pr、Er、Nd、Y中任意兩種或兩種以上的混合物。
9.一種如權(quán)利要求I所述的Li-Nb鋁合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 A、在熔煉爐中加熱適量的鋁，在700-850°C下保溫； B、按比例加入Mn、Ti、Zr、Li、Nb中間合金，攪拌均勻后加入Cu、Cd中間合金，再加入Al-Ti-B合金和稀土元素，攪拌均勻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的Li-Nb鋁合金的制備方法，其特征在于，加入Al-Ti-B合金和稀土元素后，在熔煉爐中加入精煉劑，攪拌均勻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種Li-Nb鋁合金及其制備方法，該種鋁合金各成分的重量百分比為Cu1.0-4.0％，Mn0.1-0.4％，Cd0.15-0.25％，Ti0.05-0.25％，B0.05-0.1％，Zr0.1-0.4％，Li0.1-1.0％，Nb0.2-0.55％，稀土元素0.2-0.9％，余量為Al。本發(fā)明實(shí)施例在普鋁中引入合金元素和稀土元素，以常見(jiàn)的原料加工獲得高強(qiáng)耐熱、鑄造性能好的鋁合金材料。
文檔編號(hào)C22C1/06GK102828086SQ20111015942
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者李瑞師 申請(qǐng)人:湖南創(chuàng)元新材料有限公司