[发明专利]一种改善织构和析出相提升铝锂合金强度的工艺方法

说明书

本发明公开了一种改善织构和析出相提升铝锂合金强度的工艺方法，包括如下步骤：将铝锂合金铸锭进行均匀化退火处理，然后将均匀化退火处理后的铸锭进行多道次热轧获得铝锂合金热轧板，再将铝锂合金热轧板进行异步冷轧获得铝锂合金冷轧板，最后将铝锂合金冷轧板依次进行固溶处理、人工时效处理。通过改善轧制工艺以及热处理工艺，调控轧制板材中的织构组分，有效降低了S织构的比例，促进T₁强化相的析出，有利于提升铝锂合金板材的强度。本发明的工艺方法简单可控，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于铝锂合金制备技术领域，具体涉及一种改善织构和析出相提升铝锂合金强度的工艺方法。

背景技术

航空航天工业对高强度、高性能、轻量化和高性价比的结构材料需求不断增加，极大地促进了新型铝锂合金结构材料的改进和发展。研究表明，向Al中每添加1wt.％Li，可以使合金密度降低3％，弹性模量增加约6％，所以向Al中添加Li能够有效降低合金的重量，改善综合性能，满足航空航天的重大需求。此外，Al-Cu-Li合金与传统商用2xxx和7xxx铝锂合金相比，具有密度低、比强度高、弹性模量高等优点，是航空航天工业中最具吸引力的合金材料，已在火箭油箱和大型客机的尾翼、机身、下上机翼上获得应用。织构对于结构部件的制造是至关重要的，因为强织构的存在会限制其在航空航天领域的应用。此外，在设计和制造铝锂合金时，必须考虑到这些变化。控制和限制织构一直是铝锂合金开发的首要目标，织构对性能的影响可以在材料加工技术中进行开发利用，以生产具有特定性能的材料。第三代铝锂合金属于可时效强化合金，其中T₁相是对其屈服强度影响最大的因素。然而，对于铝锂合金进行时效前需要采取预变形，增加了工艺难度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改善织构和析出相提升铝锂合金强度的工艺方法，通过改善轧制工艺以及热处理工艺，调控轧制板材中的织构组分，有效降低了S织构的比例，促进T₁强化相的析出，有利于提升铝锂合金板材的强度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种改善织构和析出相提升铝锂合金强度的工艺方法，包括如下步骤：将铝锂合金铸锭进行均匀化退火处理，然后将均匀化退火处理后的铸锭进行多道次热轧获得铝锂合金热轧板，再将铝锂合金热轧板进行异步冷轧获得铝锂合金冷轧板，最后将铝锂合金冷轧板依次进行固溶处理、人工时效处理。

本发明的工艺方法，先将铝锂合金铸锭进行均匀化处理，通过均匀化处理，铝锂合金熔铸形成的粗大枝晶在高温长时间保温下，扩散至与基体溶质原子相同的状态，枝晶消除以及减少残余分布的第二相，并可避免热轧出现开裂，然后先进行热轧获得初始的铝锂合金轧板，再不进行退火处理的情况下，直接进行异步冷轧，可破碎第二相，塑性变形量的增加，平面应变逐渐增加，晶粒的扭曲程度更大，最后通过固溶热处理使铝锂合金冷轧态板材中的晶粒组织改变，溶质原子充分溶解于铝基体中，获得过饱和固溶体，最后通过人工时效析出强化。

采用本发明的技术方案，可以对任意成份组成的铝锂合金均具有改善织构和析出相的作用，因此对于铝锂合金的成份不受限制，不过发明人发现，本发明工艺方法对以下成份的铝锂合金可以进行更大的改进，最终获得更优的性能。

优选的方案，所述铝锂合金铸锭，按质量百分比计，组成如下：Cu：4.01-4.28％，Li：1.02-1.18％，Mg：0.35-0.40％，Ag：0.30-0.39％，Sc：0.15-0.18％，Zr：0.11-0.15％，余量为Al。

本发明提供的铝锂合金，添加了Sc、Zr元素，发明人发现，适当添加Sc、 Zr元素，铝基体中形成的含Sc、Zr相在固溶热处理过程中，能有效阻碍晶界迁移，减小合金的再结晶长大，获得晶粒细小的组织，保持合金的高强度和高耐热性能。