專利名稱：一種Li-B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-B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一結(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&、Ag等貴重金屬，導(dǎo)致該系鋁合金雖然具有高強(qiáng)韌性，但成本過高，只能用于航空航天、國(guó)防軍工等尖端領(lǐng)域，無法推廣。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-B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-B鋁合金，鋁合金各成分的重量百分比為Cu :6. 1-6. 4 %, Mn
0.65-0. 69%, Cd 0. 31-0. 39%, Ti :0. 41-0. 49%, B :0. 1-0. 15%, Zr :0. 85-0. 95%, Li
1.9-2. 2%, Nb 0. 85-0. 95%，稀土元素:2. 1-4. 9%，余量為 Al。優(yōu)選地，鋁合金各成分的重量百分比為Cu 6. 1-6. 2%, Mn 0. 66-0. 68%, Cd 0. 32-0. 38%, Ti 0. 42-0. 48%, B :0. 11-0. 14%, Zr :0. 87-0. 93%, Li :1. 95-2. 18%, Nb 0. 86-0. 93%，稀土元素2. 4-4. 7%，余量為 Al。優(yōu)選地，鋁合金各成分的重量百分比為Cu :6. 3-6.4%，Mn 0. 67-0. 68%, Cd: 0. 33-0. 36 %, Ti 0. 44-0. 46 %, B :0. 12-0. 13 %, Zr :0. 88-0. 92 %, Li :2. 0-2. 1 %, Nb 0. 88-0. 92%，稀土元素2. 6-4. 5%，余量為 Al。優(yōu)選地，B的重量百分比為0. 12%。優(yōu)選地，Li的重量百分比為2. 05%。
3
優(yōu)選地，Nb的重量百分比為0. 89-0. 91%。優(yōu)選地，稀土元素包括La、Ce、Eu、ft·、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-B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MruTi、&、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。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1、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、^ 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 MOMpa ；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Sije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-B鋁合金，其特征在于，所述鋁合金各成分的重量百分比為Cu 6. 1-6. 4%, Mn :0. 65-0. 69%,Cd :0. 31-0. 39%,Ti :0. 41-0. 49%,B :0. 1-0. 15%,Zr :0. 85-0. 95%,Li 1. 9-2. 2%, Nb 0. 85-0. 95%，稀土元素:2. 1-4. 9%，余量為 Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，所述鋁合金各成分的重量百分比為:Cu 6. 1-6. 2 %, Mn :0. 66-0. 68 %，Cd :0. 32-0. 38 %，Ti :0. 42-0. 48 %, B 0. 11-0. 14%, Zr 0. 87-0. 93%, Li :1.95-2. 18%, Nb :0. 86-0. 93%，稀土元素:2. 4-4. 7%, 余量為Al。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，所述鋁合金各成分的重量百分比為:Cu 6. 3-6. 4 %, Mn :0. 67-0. 68 %，Cd :0. 33-0. 36 %，Ti :0. 44-0. 46 %, B 0. 12-0. 13%, Zr :0. 88-0. 92%, Li :2. 0-2. l%,Nb :0. 88-0. 92%，稀土元素2. 6-4. 5%，余量為Al。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，B的重量百分比為0· 12%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，Li的重量百分比為2. 05%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，Nb的重量百分比為0. 89-0. 91%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，所述稀土元素包括La、Ce、 EiuftNEiNNcUY中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Li-B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1所述的Li-B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-B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)明公開了一種Li-B鋁合金及其制備方法，該種鋁合金各成分的重量百分比為Cu6.1-6.4％，Mn0.65-0.69％，Cd0.31-0.39％，Ti0.41-0.49％，B0.1-0.15％，Zr0.85-0.95％，Li1.9-2.2％，Nb0.85-0.95％，稀土元素2.1-4.9％，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)C22C21/12GK102242297SQ20111015982
公開日2011年11月16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