專利名稱：一種Li-B鋁合金及其制備方法
技術領域：
本發明涉及新材料技術領域，尤其涉及一種Li-B鋁合金及其制備方法。
背景技術：
隨著中國和世界鋁產量通漲，各廠家在鋁合金中加入多種合金化元素，分別起到固溶強化、彌散強化、晶界強化和表面穩定化等作用，使得鋁合金在高溫下可保持優異的力學性能。鋁合金熔煉的核心環節是高質化處理，包括熔體化和組織結構細化均勻化。組織結構細化均勻化通常采用變質處理，是以添加劑或機械、物理方法構成鋁合金熔體及固溶體的基本單元一結晶體的尺寸盡可能小，分布盡可能均勻。變質處理添加劑又稱為變質劑，需要具備化學性質穩定、熔點高、晶格尺寸與鋁相適應等性質，目前，常用的變質劑多為鈦、硼、稀土化合物等，在鋁合金領域，變質劑多為粉末狀的堿金屬鹵化物復合鹽，這種變質劑在Al-Si系鋁合金中有較好的變質效果，但在 Al-Cu系鋁合金中變質效果不佳。目前，可耐高溫的Al-Cu系鋁合金(ZL 201A、ZL 204A、ZL 205A)大多采用精鋁為原料，加入&、Ag等貴重金屬，導致該系鋁合金雖然具有高強韌性，但成本過高，只能用于航空航天、國防軍工等尖端領域，無法推廣。另外，北京航空材料研究所研制的ZL205A合金的抗拉強度為510MPa，是目前已有注冊牌號的鑄造鋁合金材料強度最高的；但該合金鑄造性能差，表現為熱裂傾向大、流動性差；并且抗腐蝕性能低，因此，該系列合金的鑄造成品率相當低。
發明內容
本發明實施例提供了一種Li-B鋁合金及其制備方法，在普鋁中引入合金元素和稀土元素，以常見的原料加工獲得高強耐熱、鑄造性能好的鋁合金材料。為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案一種Li-B鋁合金，鋁合金各成分的重量百分比為Cu :6. 1-6. 4 %, Mn
0.65-0. 69%, Cd 0. 31-0. 39%, Ti :0. 41-0. 49%, B :0. 1-0. 15%, Zr :0. 85-0. 95%, Li
1.9-2. 2%, Nb 0. 85-0. 95%，稀土元素:2. 1-4. 9%，余量為 Al。優選地，鋁合金各成分的重量百分比為Cu 6. 1-6. 2%, Mn 0. 66-0. 68%, Cd 0. 32-0. 38%, Ti 0. 42-0. 48%, B :0. 11-0. 14%, Zr :0. 87-0. 93%, Li :1. 95-2. 18%, Nb 0. 86-0. 93%，稀土元素2. 4-4. 7%，余量為 Al。優選地，鋁合金各成分的重量百分比為Cu :6. 3-6.4%，Mn 0. 67-0. 68%, Cd: 0. 33-0. 36 %, Ti 0. 44-0. 46 %, B :0. 12-0. 13 %, Zr :0. 88-0. 92 %, Li :2. 0-2. 1 %, Nb 0. 88-0. 92%，稀土元素2. 6-4. 5%，余量為 Al。優選地，B的重量百分比為0. 12%。優選地，Li的重量百分比為2. 05%。
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優選地，Nb的重量百分比為0. 89-0. 91%。優選地，稀土元素包括La、Ce、Eu、ft·、Er、Nd、Y中的任意一種。優選地，稀土元素包括La、Ce、Eu、Pr、Er、Nd、Y中任意兩種或兩種以上的混合物。本發明還提供一種上述的Li-B鋁合金的制備方法，包括以下步驟A、在熔煉爐中加熱適量的鋁，在700_850°C下保溫；B、按比例加入MruTi、&、Li、Nb中間合金，攪拌均勻后加入Cu、Cd中間合金，再加入Al-Ti-B合金和稀土元素，攪拌均勻。優選地，在加入Al-Ti-B合金和稀土元素后，在熔煉爐中加入精煉劑，攪拌均勻。與現有的技術相比，本發明具有以下有益效果1、強度高本發明實施例的鋁合金成分中，稀土元素含量高，充分發揮其凈化、細化晶粒和變質作用；Cu與Mn配合形成高溫強化相，MnAl6化合物彌散質點對再結晶晶粒長大起阻礙作用，并能溶解雜質鐵，形成(Fe、Mn)Al6，減小鐵的有害影響；Li與Al基形成 Al2Li3^ AlLi5等多種彌散性高溫強化相，提高合金硬度；Nb與Al基分別形成多種高溫強化相，顯著提高合金的高溫強度；B、Ti、^ 作為細化劑，提高熔體流動性；碳化物的晶格接近于鋁固溶體的晶格常數，且可穩定存在，提高合金的組織分散度；由此，經反復試驗驗證，本發明實施例制得的鋁合金強度在190-200°C下可持續100小時達到500 MOMpa ；2、易加工Ti、Zr、B及稀土元素的加入極大地細化了鋁合金的晶粒，使得本發明實施例制得的鋁合金具備良好的材料流動性和晶間自潤滑性，解決了合金強度與可鑄性之間的矛盾，加工性好；本發明實施例制得的鋁合金加工為箔材、管材、型材等成品，表面光反射率高于普鋁，成品率高；3、降成本相對目前該種強度和硬度的鋁合金所需的精鋁和貴重元素，本發明實施例所采用的普鋁(鋁液、鋁錠)和合金元素，可降低成本30%以上。
具體實施例方式下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明實施例通過采用普鋁、合金元素和稀土元素，以相對低廉的成本得到高強耐熱、鑄造性能好的鋁合金材料。本發明實施例所用Al均為普鋁，其中可能含有0. 01-0. 4%左右的Sije等雜質， 不影響本發明實施例的實現。以下為具體實施例。實施例一、合金各元素比例如下表所示
權利要求
1.一種Li-B鋁合金，其特征在于，所述鋁合金各成分的重量百分比為Cu 6. 1-6. 4%, Mn :0. 65-0. 69%,Cd :0. 31-0. 39%,Ti :0. 41-0. 49%,B :0. 1-0. 15%,Zr :0. 85-0. 95%,Li 1. 9-2. 2%, Nb 0. 85-0. 95%，稀土元素:2. 1-4. 9%，余量為 Al。
2.根據權利要求1所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，所述鋁合金各成分的重量百分比為:Cu 6. 1-6. 2 %, Mn :0. 66-0. 68 %，Cd :0. 32-0. 38 %，Ti :0. 42-0. 48 %, B 0. 11-0. 14%, Zr 0. 87-0. 93%, Li :1.95-2. 18%, Nb :0. 86-0. 93%，稀土元素:2. 4-4. 7%, 余量為Al。
3.根據權利要求2所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，所述鋁合金各成分的重量百分比為:Cu 6. 3-6. 4 %, Mn :0. 67-0. 68 %，Cd :0. 33-0. 36 %，Ti :0. 44-0. 46 %, B 0. 12-0. 13%, Zr :0. 88-0. 92%, Li :2. 0-2. l%,Nb :0. 88-0. 92%，稀土元素2. 6-4. 5%，余量為Al。
4.根據權利要求1至3任一項所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，B的重量百分比為0· 12%。
5.根據權利要求1至3任一項所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，Li的重量百分比為2. 05%。
6.根據權利要求1至3任一項所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，Nb的重量百分比為0. 89-0. 91%。
7.根據權利要求1所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，所述稀土元素包括La、Ce、 EiuftNEiNNcUY中的任意一種。
8.根據權利要求1所述的一種Li-B鋁合金，其特征在于，所述稀土元素包括La、Ce、 Eu、Pr、Er、Nd、Y中任意兩種或兩種以上的混合物。
9.一種如權利要求1所述的Li-B鋁合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟A、在熔煉爐中加熱適量的鋁，在700-850°C下保溫；B、按比例加入Mn、Ti、Zr、Li、Nb中間合金，攪拌均勻后加入Cu、Cd中間合金，再加入 Al-Ti-B合金和稀土元素，攪拌均勻。
10.根據權利要求9所述的Li-B鋁合金的制備方法，其特征在于，加入Al-Ti-B合金和稀土元素后，在熔煉爐中加入精煉劑，攪拌均勻。
全文摘要
本發明公開了一種Li-B鋁合金及其制備方法，該種鋁合金各成分的重量百分比為Cu6.1-6.4％，Mn0.65-0.69％，Cd0.31-0.39％，Ti0.41-0.49％，B0.1-0.15％，Zr0.85-0.95％，Li1.9-2.2％，Nb0.85-0.95％，稀土元素2.1-4.9％，余量為Al。本發明實施例在普鋁中引入合金元素和稀土元素，以常見的原料加工獲得高強耐熱、鑄造性能好的鋁合金材料。
文檔編號C22C21/12GK102242297SQ20111015982
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月14日 優先權日2011年6月14日
發明者李瑞師 申請人:湖南創元新材料有限公司