[发明专利]一种Al-Er-Li合金时效处理工艺

说明书

一种Al‑Er‑Li合金时效处理工艺，属于有色金属技术领域。合金各组分的质量百分比分别为Er0.1～0.19％，Li2.0～2.1％，不可避免杂志含量＜0.1％，余量为Al，步骤为：Al‑Er‑Li合金铸造完成并经固溶处理后，进行175～200℃/24h～48h等温时效处理，通过该工艺处理后，可使Al‑Er‑Li合金的峰时效硬度保持在100HV以上。

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种Al-Er-Li合金时效处理工艺。

背景技术

铝锂合金由于其密度低，弹性模量和比强度高的特点，在航空航天方面受到了广泛的关注。铝锂合金的强化效果主要来源于具有L1₂结构的Al₃Li亚稳相，由于Al₃Li是亚稳相，所以时效过程中析出驱动力小，特别是在时效温度较高时，从而导致Al-Li合金的时效强度对温度较敏感，Al-Li合金在150℃等温时效时，需要两个月时间才能达到峰时效，而在200℃时效时，达到峰时效的时间大大缩短，但时效硬度却降低很多，从而使得Al-Li合金时效处理温度工艺窗口较窄，限制了Al-Li合金的热处理温度范围。在Al-Li合金中添加微合金化元素Sc、Er等可以进一步提高Al-Li合金强度吗，在Al-Sc-Li体系中，通过双级时效处理的方式，可以让先析出的Al₃Sc作为Al₃Li异质形核的核心，从而促进Al₃Li的析出，使得Al-Li合金强度进一步提高。但由于Sc扩散速度较慢，在Al-Sc-Li合金直接进行单级等温时效时，Al-Sc-Li合金硬度与Al-Li合金一致，无法进一步提高Al-Li合金强度。Er具有与Sc相似的性质，并且相比Sc而言价格更加便宜，在Al-Li合金中添加Er元素也能进一步提高Al-Li合金强度。本发明探究Al-Er-Li合金时效处理工艺，获得Al-Er-Li合金能保持较高的硬度值的工艺窗口。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于Al-Er-Li合金的时效理工艺，通过该时效处理工艺，能让Al-Er-Li合金的硬度值保持在100HV以上。

本发明所提供的一种Al-Er-Li合金时效处理工艺，各组分的质量百分比分别为Er0.1～0.19％，Li2.0～2.1％，不可避免杂志含量＜0.1％，余量为Al，步骤为：熔炼得到铸锭，经固溶处理后，在175-210℃/5min-96h进行等温时效处理，并通过显微硬度对合金力学性能进行表征。

进一步优选固溶处理：先进行580℃/24h一级固溶处理，再进行640℃/24h固溶处理。

本发明探究了Al-Er-Li合金的时效处理工艺，Al-Er-Li合金经175-200℃/24h-48h等温时效处理后，合金硬度可保持在100HV以上。

本发明技术方案的优点在于：

本发明首先对Al-Er-Li合金进行固溶处理，首先，需要保证合金在固溶处理过程中不发生过烧现象；其次，需要尽可能多的固溶Er元素。根据不同温度下Er在Al中的固溶度，0.19％成分的Er对应的固溶温度约为630℃，考虑到Li的添加可能会降低Er的固溶度，故将固溶处理温度提高到640℃，以达到充分固溶Er元素的目的，但直接对Al-Er-Li合金进行640℃固溶处理后，合金会出现严重的过烧现象。所以，采取双级固溶处理的方式，先经过一级固溶处理580℃/24h，使晶界上的Al-Li、Al-Er共晶组织回溶，然后再进行二级固溶处理640℃/24h，使得Al-Er一次相回溶，从而达到在保证合金不发生过烧的前提下，获得更高固溶成分的Er含量的目的。

采用本发明的一种Al-Er-Li合金时效处理工艺，尤其通过175～200℃/24h～48h等温时效处理后，可使Al-Er-Li合金的峰时效硬度保持在100HV以上。

附图说明

图1为Al-Er-Li合金经175℃、190℃、200℃等温时效处理后的硬度曲线；