[发明专利]一种铝锂合金及其热处理工艺

说明书

本发明提供了一种铝锂合金及其热处理工艺，所述铝锂合金为高Cu/Li比合金，所述热处理工艺为双级均匀化热处理；所述双级均匀化热处理的第一级均匀化加热速率为8‑12℃/min，均匀化温度为465‑480℃，保温时间为14‑18h，第二级均匀化加热速率为3‑5℃/min，均匀化温度为490‑505℃，保温时间为20‑30h；经双级均匀化热处理后，所述铝锂合金中的残留相体积分数不超过0.7％，且残留相均为高熔点的Al‑Cu‑Fe‑Mn相，最大程度地消除了铝锂合金铸锭中的低熔点相，获得合金元素均匀分布的均火态组织，改善了后续加工性能。

技术领域

本发明涉及铝锂合金及其热处理技术领域，特别涉及一种铝锂合金及其均匀化热处理工艺。

背景技术

铝锂合金因其轻质高强的特性在航空、航天领域有着巨大的市场前景。在铝锂合金中添加Cu元素，会导致铝锂合金增重，但是，可以改善铝锂合金的综合性能，使应用前景更加广阔。随着Cu元素含量提高，铸锭的成分偏析加剧，初生相体积分数增加，如何通过合适的均匀化退火较好消除成分偏析并使低熔点相回溶，成为我国铝锂合金开发亟需解决的关键问题。

公开号为CN 112831736 A的专利公开了2099铝锂合金的一种双级均匀化退火工艺，较好消除了2099铝锂合金铸锭中的初生相，但是，该技术方案中2099铝锂合金铸锭的Cu含量较低，相关热处理制度并不适用于Cu含量较高的铝锂合金。

公开号为CN 112281035 B的专利公开了一种综合性能优异的合金制备方法，在510℃-530℃进行70-80h的均匀化热处理制度，但是，长时间的高温热处理增加了能源消耗量，进而增加碳排放。

公开号为CN 109666830 B的专利公开了一种变形铝锂铜锌合金及其制备方法，在500℃下进行36h的单级均匀化热处理，无法保证均匀化的效果，此外，该专利合金的Cu/Li比较小，初生相较少，其热处理工艺并不适用于Cu/Li比较高的铝锂合金。

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种Cu/Li比较高的铝锂合金及其均匀化热处理工艺，以获得残留相最少的均火态组织从而改善高Cu/Li比铝锂合金的综合性能。

发明内容

本发明提供了一种铝锂合金及其热处理工艺，目的在于最大程度消除铝锂合金铸锭中的低熔点相，控制残留相的体积分数，获得合金元素均匀分布的均火态组织，改善合金的后续加工性能和综合性能。

本发明提供了一种铝锂合金，所述铝锂合金的质量百分比为：Cu 3.80-4.40％、Li0.80-1.20％、Mg 0.20-0.60％、Ag 0.20-0.60％、Mn 0.20-0.60％、Zr 0.05-0.20％，余量为Al和杂质。由于所述合金的Cu/Li比较高，铸态合金有大量的初生相存在，如图1所示，黑色腐蚀部分为初生相，呈清晰可见的网状，如图2所示，初生相分布于晶界处或枝晶间，其体积分数较高，在合金后续加工时会导致开裂等隐患，因此，需要通过合适的均匀化处理最大限度消除初生相。

更进一步的，所述铝锂合金的质量百分比为：Cu 3.80-4.20％、Li 0.80-1.00％、Mg 0.30-0.50％、Ag 0.20-0.40％、Mn 0.30-0.50％、Zr 0.10-0.20％、余量为Al和杂质。所述铝锂合金铸态组织中的初生相为复杂的混合相，如图3所示，主要是富Cu相，包括T1(Al₂CuLi)，θ(Al₂Cu)和TB(Al_7.5Cu₄Li)相等。不同位置初生相的成分不同，同一位置表现出不同衬度的初生相成分也存在差异，由图4-6中箭头所指处的元素含量可知，蜂窝状形貌的初生相富集Mg、Ag元素，衬度较高且单一的初生相为Al-Cu相，晶内骨骼状相或粒状相为Al-Cu相或Al-Cu-Mg-Ag相，大尺寸初生相内的深灰色相为富含Mn、Fe元素的Al-Cu-Fe-Mn相。