[发明专利]制备铝锂合金的方法

说明书

本发明提供一种制备铝锂合金的方法；包括以下过程：1)按照质量配比(94‑95)：(3.5‑4.5)：1选取铝粉、铜粉和锂屑；2)在保护性氛围下将铝粉、铜粉和锂屑和适量的过程控制剂置于球磨罐中，加入一定量的磨球，之后在保护性氛围下进行球磨，即制得铝锂合金的粉末；铝锂合金的成型。该方法过程简单，具有普适性、可重复性，所制得的铝锂合金成分性能稳定、可控、可以与目前商用的铝锂合金媲美。

技术领域

本发明涉及一种利用机械球磨法制备铝锂合金的新方法，属于铝锂合金的制备领域。

背景技术

铝合金具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀和易加工等优点，被广泛应用于航空航天、交通运输、电子电力等行业。传统的铝合金多添加铜、镁、锌等较重的合金元素，很难进一步降低合金的重量，满足不断发展的需要。锂元素作为世界上最轻的金属，可以和铝形成固溶体，在时效后形成Al₃Li相，在有铜的情况下会形成Al₂CuLi相，这是一种强化效果非常好的析出相。而且，在铝基体中每添加1％的锂就可以使其密度降低3％，杨氏模量增加6％。因此，在上世纪50年代起世界各国就开始了铝锂合金的研发。和传统铝合金材料相比，铝锂合金有着更低的密度、高比强度、优良的耐腐蚀性、抗疲劳性能和低温性能。经过近80年的研发，铝锂合金已经实现了大规模稳定化制备，并且发展出了很多牌号，广泛应用在飞机和航天器材上，用其取代常规铝合金，可使结构件减重10％-15％，刚度提高15％-20％。

迄今为止，铝锂合金的制备主要是依靠熔炼铸造的方法。但是由于锂的低密度、低熔点、高活性和一定毒性，给铝锂合金的铸造造成了一定的困难。因为锂在熔融状态下会和空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气和氮气发生反应，所以铝锂合金的熔炼一般在保护性气氛或者熔体表面有锂的熔融盐覆盖的情况下进行，或者直接在真空环境下进行。当然，锂的加入也可以以铝锂中间合金的形式加入，而铝锂中间合金则是通过电解法获得的。锂的高活性注定导致在熔炼铸造过程中的锂的损失，想要获得预定成分的铝锂合金必须对锂的损失有一定的预估，这对于合金的成分控制带来了极大的挑战。另外，由于锂和铝的密度差异比较大，因此在铸造过程中获得锂的均匀分散也是一个关键的问题。

粉末冶金法是近些年来发展起来利用金属粉末直接制备合金或者复合材料的一种新技术，已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。目前，已经有利用元素粉末直接合成制备其他铝合金的报导，也取得了比较好的效果，比如铝铜镁合金、铝铜镁锌合金等等。但是由于锂的高活性以及尚无工业化的锂粉可用，利用粉末冶金法制备铝锂合金的研究仅仅局限于利用雾化的次代铝锂合金粉末来压制烧结制备块体材料，这对于初代铝锂合金的制备没有任何作用，国内外尚未见有关利用元素粉末直接制备铝锂合金的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用元素粉通过粉末冶金工艺制备铝锂合金的新方法。该方法能够应用于不同成分的铝锂合金的制备，该方法过程简单，具有普适性、可重复性，所制得的铝锂合金成分性能稳定、可控、可以与目前商用的铝锂合金媲美。为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案加以实现的，

一种制备铝锂合金的方法；其特征包括以下过程：

1)按照质量配比(94-95)：(3.5-4.5)：1选取铝粉、铜粉和锂屑；

2)在保护性氛围下将铝粉、铜粉和锂屑和适量的过程控制剂置于球磨罐中，加入一定量的磨球，之后在保护性氛围下进行球磨，即制得铝锂合金的粉末。

3)铝锂合金的成型

将步骤2)制得的铝锂合金粉末冷压成型并于氩气氛围下进行高温烧结，烧结温度为520-600摄氏度，之后进行热挤压，热挤压温度为400-520摄氏度，即可得到对应的铝锂合金。