一种具有阻燃能力的铝锂合金制造技术

本发明专利技术公开了一种具有阻燃能力的铝锂合金，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为1.0～1.4％、Si为1.0～1.4％、Mg为1.3～1.5％、Ag为0.1～0.13％，Zr为0.08～0.1％、La为0.4～0.6％、Sc为0.1～0.5％、Cd为1.0％～1.5％、B为0.5％～1.0％，余量为Al。本对所述铝锂合金采用真空熔炼，多道次轧制的制备方法。本发明专利技术通过优化所述铝锂合金的成分配比，并添加稀土元素La及Sc，改变了熔体表面生成的氧化膜和氮化膜的类型，成分和含量，从而有效地防止在熔炼状态下铝锂合金发生燃烧现象进行烧损；优化所述铝锂合金的相结构及微观组织，使得所述铝锂合金具有高强度及优异的塑韧性。本发明专利技术用于在使用温度为200℃以下结构件并具有极其显著的轻量化和减振效果。

【技术实现步骤摘要】
一种具有阻燃能力的铝锂合金
本专利技术属于合金
，特别涉及一种具有阻燃能力的铝锂合金。
技术介绍
Li是最轻的金属，密度仅为0.534g/cm3。在铝合金中添加质量分数为1％的Li，可使合金的密度下降3％、弹性模量上升5％。所以铝锂合金作为一种低密度、高弹性模量、高比强度及比刚度的合金，在航空航天领域具有广阔的应用前景。例如空客和波音，都在最新生产的商用客机上采用了铝锂合金。空客A320的地板梁、地板支柱、座椅支撑轨道、机身支架、翼弦肋骨等部件都采用了铝锂合金构件，很好的达到了减重的目的。但是由于锂的化学性质很活泼，在熔炼铝锂合金过程中极容易燃烧，甚至发生爆炸。目前，国内外一般采用熔剂覆盖法和气体保护法熔炼生产铝锂合金。熔剂保护法一般采用低熔点的氯盐，但是该方法存在着铸件易产生熔剂夹杂、污染环境以及设备复杂等缺点。气体保护法使用SF6气体，但是该气体是产生温室效应的不环保气体。此外，这两种方法还存在着设备造价高、维修费用高、原材料成本高、生产周期长等缺点。因而在急需大规模使用铝锂合金的工业和国防领域，一直存在着现有产量少，工艺繁琐，成本高等急需克服的现状。为了进一步推广铝锂合金的生产和使用，人们专利技术了通过合金化的方法在大气环境中冶炼铝锂合金的工艺。即通过在铝锂合金中添加有效的合金化元素来提高铝锂合金的起燃温度，开发出了可在大气条件下直接进行熔炼和浇注合金新品种和工艺。通过合金化的方法达到阻燃的目的，是解决铝锂合金燃烧问题的发展方向之一。合金化阻燃的机理是在合金中添加合金元素来影响合金氧化的热力学与动力学过程。在熔体表面形成具有保护作用的致密氧化膜，到达阻止合金剧烈氧化的目的。与熔剂保护和气体保护相比，合金化阻燃可消除熔剂夹杂，提高合金的力学性能与抗腐蚀性能，消除有害气体对大气的污染。目前，这一方法已成为铝锂合金实现阻燃的主要发展方向之一。但是，作为一种结构材料，还需要具有优异的力学性能。目前，在铝锂合金中添加Be能提高铝锂合金在熔炼时的起燃温度，同时能提高铝锂合金的力学性能，但Be有剧毒，因此不利于铝锂合金的大规模工业生产。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有阻燃能力的铝锂合金，本专利技术通过优化铝锂合金中成分的配比，并添加稀土元素，显著地提高了所述铝锂合金在熔炼时的起燃温度，防止了所述铝锂合金在熔炼时因为氧化而燃烧，并且所述铝锂合金具有优异的力学性能。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案。一种具有阻燃能力的铝锂合金，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为1.0～1.4％、Si为1.0～1.4％、Mg为1.3～1.5％、Ag为0.1～0.13％、Zr为0.08～0.1％、La为0.4～0.6％、Sc为0.1～0.5％、Cd为1.0％～1.5％、Ca为1.0％～1.5％，余量为Al。进一步地，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为1.2％、Si为1.2％、Mg为1.4％、Ag为0.1％、Zr为0.08％、La为0.5％、Sc为0.2％，Cd为1.2％、Ca为1.4％，余量为Al。一种具有阻燃能力的铝锂合金的制备方法，包括下述步骤：(1)按照权利要求1所述的化学成分及重量百分比配比原料，并将配比好的原料放入熔炼坩埚中，并在具有大气环境中的熔炼炉中进行熔炼处理，熔炼炉内温度加热至760℃，待所有原料完全熔化后进行搅拌，并保温40min；(2)将步骤(1)制得的合金熔液倒入压铸机中进行压铸；(3)将步骤(2)制得的合金铸锭在室温下进行轧制处理，第一道次的轧下量为10％，完成第一道次的轧制后对合金进行中间热处理，其中间热处理温度为200℃，保温时间为2h，完成中间热处理后，对合金进行最终轧制处理，其轧下量为5％；(4)将完成步骤(3)后的合金在真空条件下进行最终热处理，其真空度为40Pa，最终热处理温度为360℃，保温时间5h。进一步地所述熔炼坩埚为碳化硅坩埚。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过优化所述铝锂合金的成分配比，并添加稀土元素La、Sc及Cd，改变了熔体表面生成的氧化膜和氮化膜的类型，优化了成分和含量，从而有效地防止在熔炼状态下铝锂合金发生燃烧现象进行烧损；优化所述铝锂合金的相结构及微观组织，使得所述铝锂合金具有高强度及优异的塑韧性；并且本专利技术中冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备的要求，在保证所述铝锂合金具备阻燃性的同时，也使得所述铝锂合金使用寿命有了进一步提高，便于工业化大规模应用。本专利技术用于在使用温度为室温下结构件并具有极其显著的轻量化和减振效果。具体实施方式以下将结合实施例对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本专利技术创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。一种具有阻燃能力的铝锂合金，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为1.2％、Si为1.2％、Mg为1.4％、Ag为1.0％、Zr为0.08％、La为0.5％、Sc为0.2％，Cd为1.2％、Ca为1.4％，余量为Al。一种具有阻燃能力的铝锂合金的制备方法，包括下述步骤：(1)按照商上述化学成分及重量百分比配比原料，并将配比好的原料放入熔炼坩埚中，其熔炼坩埚为碳化硅坩埚，并在具有大气环境中的熔炼炉中进行熔炼处理，熔炼炉内温度加热至760℃，待所有原料完全熔化后进行搅拌，并保温40min；(2)将步骤(1)制得的合金熔液倒入压铸机中进行压铸；(3)将步骤(2)制得的合金铸锭在室温下进行轧制处理，第一道次的轧下量为10％，完成第一道次的轧制后对合金进行中间热处理，其中间热处理温度为200℃，保温时间为2h，完成中间热处理后，对合金进行最终轧制处理，其轧下量为5％；(4)将完成步骤(3)后的合金在真空条件下进行最终热处理，其真空度为40Pa，最终热处理温度为360℃，保温时间5h。表1为本实施例1中铝锂合金的力学性能列表，可以看出本专利技术通过优化所述铝锂合金的成分配比，并添加稀土元素La及Sc，在保证所述铝锂合金具备良好的阻燃性的情况下，优化所述铝锂合金的相结构及微观组织，使得所述铝锂合金具有高强度及优异的塑韧性。表1实施例1中铝锂合金的力学性能列表屈服强度(MPa)延伸率(MPa)抗拉强度(MPa)60010％650以上对本专利技术的较佳实施方式进行了具体说明，但本专利技术创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本专利技术精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有阻燃能力的铝锂合金，其特征在于，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为1.0～1.4％、Si为1.0～1.4％、Mg为1.3～1.5％、Ag为0.1～0.13％、Zr为0.08～0.1％、La为0.4～0.6％、Sc为0.1～0.5％、Cd为1.0％～1.5％、Ca为1.0％～1.5％，余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种具有阻燃能力的铝锂合金，其特征在于，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为1.0～1.4％、Si为1.0～1.4％、Mg为1.3～1.5％、Ag为0.1～0.13％、Zr为0.08～0.1％、La为0.4～0.6％、Sc为0.1～0.5％、Cd为1.0％～1.5％、Ca为1.0％～1.5％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种具有阻燃能力的铝锂合金，其特征在于，所述铝锂合金的化学成分及重量百分比为：Li为1.2％、Si为1.2％、Mg为1.4％、Ag为0.1％、Zr为0.08％、La为0.5％、Sc为0.2％，Cd为1.2％、Ca为1.4％，余量为Al。3.一种具有阻燃能力的铝锂合金的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)按照权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永乐，
申请(专利权)人：佛山市珂莎巴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44