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1、(10)申请公布号 CN 104018034 A (43)申请公布日 2014.09.03 C N 1 0 4 0 1 8 0 3 4 A (21)申请号 201410264346.2 (22)申请日 2014.06.13 C22C 21/00(2006.01) C22F 1/04(2006.01) (71)申请人苏州列治埃盟新材料技术转移有限 公司 地址 215412 江苏省苏州市太仓市陆渡镇郑 和中路88号11幢 (72)发明人孙飞 赵勇 (74)专利代理机构北京连和连知识产权代理有 限公司 11278 代理人杨帆 (54) 发明名称 一种轻质铝锂合金材料及其生产方法 (57) 摘要 本发。
2、明涉及一种轻质铝锂合金材料及其生 产方法。本发明铝锂合金材料由如下重量百分 比的组分组成：锂4-6.5wt，铜：0.5-3，锡： 0.1-0.5，锌：0.8-1.5,铅：0.05-0.1，不可 避免的杂质0.2，余量：铝。本发明的铝锂合 金材料不仅具有较低密度、质量较轻，同时具有低 各异性、高可焊接性以及高强度，并且制造成本大 幅降低。本发明的铝锂合金材料可广泛用于航空 器的连接件、机械制造、运输机械、动力机械及其 他航空工业方面。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 (10)申请公布号 C。
3、N 104018034 A CN 104018034 A 1/1页 2 1.一种铝锂合金材料，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：锂4-6.5wt，铜： 0.5-3wt，锡：0.1-0.5wt，锌：0.8-1.5wt,铅：0.05-0.1wt，不可避免的杂质小于等 于0.2wt，余量为铝。 2.根据权利要求1所述的一种铝锂合金材料，其特征在于，由如下重量百分比的组分 组成：锂4.5-6.0wt，铜：1.0-2.5wt，锡：0.2-0.4wt，锌：1.0wt,铅：0.75wt，不 可避免的杂质小于等于0.2wt，余量为铝。 3.根据权利要求1所述的一种铝锂合金材料，其特征在于，由如下重量百分。
4、比的组分 组成：锂5.0wt，铜：1.5wt，锡：0.3wt，锌：1.0wt,铅：0.75wt，不可避免的杂质 小于等于0.2wt，余量为铝。 4.根据权利要求1-3任一项的所述铝锂合金材料的生产方法，其特征在于，具有以下 步骤： 1)将金属原料按所述质量比混合，在750-800下熔炼，熔炼时间为1.5-2小时； 2)采用光谱分析法检测熔炼完成的合金液体，确定其成分在范围之内； 3)采用连续铸造的方式生产毛坯圆锭，所述毛坯圆锭的直径为20-50mm，长度为3-4 米； 4)时效处理，环境温度为200-220，时效退火时间为1.5小时； 5)将所述退火完成的合金材料拉制成形。 5.根据权利要求4。
5、所述的铝锂合金材料的生产方法，其特征在于：其中，将所述退火完 成的合金材料拉制成直径为5mm-40mm的成品。 6.根据权利要求1-3任一项所述的铝锂合金材料在制备航天航空结构材料中的用途。 权 利 要 求 书CN 104018034 A 1/7页 3 一种轻质铝锂合金材料及其生产方法 技术领域 0001 本发明涉及一种铝锂合金材料及其生产方法，特别是涉及一种低各异性、可焊接 性及高强度的铝锂合金材料及其生产方法。 背景技术 0002 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械 制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对高 强度。
6、铝合金焊接结构件的需求日益增多。 0003 由于铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型 材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 0004 作为铝合金的新的研究方向铝锂合金具有低密度、高比强度和比刚度、优良 的低温性能和耐腐蚀性以及良好的超塑性等优点。用铝锂合金取代常规的铝合金可使结构 质量减轻1015，刚度提高1520，是一种理想的航空航天结构材料。由于航天 结构件间往往采用连接体的形式，用焊接工艺代替传统的铆接结构可以减轻结构质量，减 少装配时间，因此，对铝锂合金如何减轻质量并提高可焊接性提出了更高的要求。 0005 美国的Rey。
7、nolds金属公司和Martin Maritta公司合作，开发Weldlite系列铝锂 合金。该系列合金具有高强可焊的特点，抗拉强度最高可达700MPa；在多种焊接工艺下均 可形成致密的焊缝，其焊缝强度和韧性都明显高于其他传统铝合金。Weldalite合金包括 Weldalite TM 049和210两个合金系列，其中Weldalite TM 210合金具有较高的焊接性，其化学 成分及相关性能均符合航空航天结构材料的应用，是现阶段普遍认可的材料，但是由于其 是通过添加银(Ag)，来提高材料的焊接性能，因此也提高了铝锂合金的相应成本。 0006 综上，目前需要一种不仅成本较低，而且质量轻、可焊接。
8、性高的铝锂合金材料。 发明内容 0007 本发明的目的在于，通过改进合金成分设计并根据合金的特点优化生产工艺，提 供一种提高了现有技术中铝锂合金的强度、降低了合金密度、提高了可焊接性、降低各向异 性并且大幅降低材料成本的铝锂合金材料及其生产方法。 0008 为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是： 0009 一种铝锂合金材料，由如下重量百分比的组分组成：锂4-6.5wt，铜： 0.5-3wt，锡：0.1-0.5wt，锌：0.8-1.5wt,铅：0.05-0.1wt，不可避免的杂质小于等 于0.2wt，余量为铝。 0010 优选地，一种铝锂合金材料，由如下重量百分比的组分组成：锂4.5-6。
9、.0wt， 铜：1.0-2.5wt，锡：0.2-0.4wt，锌：1.0wt,铅：0.75wt，不可避免的杂质小于等于 0.2wt，余量为铝。 0011 优选地，一种铝锂合金材料，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：锂 5.0wt，铜：1.5wt，锡：0.3wt，锌：1.0wt,铅：0.75wt，不可避免的杂质小于等于 说 明 书CN 104018034 A 2/7页 4 0.2wt，余量为铝。 0012 本发明提供一种铝锂合金材料的生产方法，具有以下步骤： 0013 1)将金属原料按所述质量比混合，在750-800下熔炼，熔炼时间为1.5-2小时； 0014 2)采用光谱分析法检测熔炼完成。
10、的合金液体，确定其成分在范围之内； 0015 3)采用连续铸造的方式生产毛坯圆锭，所述毛坯圆锭的直径为20-50mm，长度为 3-4米； 0016 4)时效处理，环境温度为200-220，时效退火时间为1.5小时； 0017 5)将所述退火完成的合金材料拉制成形。 0018 进一步地：其中，将所述退火完成的合金材料拉制成直径为5mm-40mm的成品。 0019 本发明还提供了上述铝锂合金材料在制备航天航空结构材料中的用途。 0020 采用上述技术方案，本发明的有益效果有： 0021 1、本发明提供了一种铝锂合金材料及其制造方法，同时满足了对多用途材料的低 密度、高比强度和比刚度、低温性能和耐腐。
11、蚀性、超塑性、高强度、可焊接性、低各异性和低 成本的多种需要。 0022 2、本发明以挤压取代多次热处理或锻打的方式实现了材料质量的整体减小。 0023 3、本材料由于较低的密度及较高的可焊接性，是一种理想的航天器结构材料，可 广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，比如飞机内部的连接架，高速 动车车厢内部的连接杆等。 具体实施方式 0024 实施例1，本发明的铝锂合金材料的制备 0025 配料 熔炼：将准备好的金属原料质量比为锂4wt，铜：3wt，锡：0.1wt，锌： 1.5wt,铅：0.05wt，不可避免的杂质小于等于0.2wt，余量为铝的比例放入熔炼炉 中，熔炼炉温度为75。
12、0，时间为2小时。 0026 检测：采用光谱分析法检测熔炼完成的合金液体，确定其成分在范围之内。 0027 铸造 冷开坯：采用连续铸造方式，采用计算机控制交流电机，实现微引程反推工 艺，生产出大卷重带坯，经过双面铣削铣面机组铣去带坯表皮缺陷，经过冷轧机，切割成直 径为20-50mm，长度为3-4米的毛坯圆锭。 0028 挤压成型：在挤压筒中对锭坯使之从模孔中流出。 0029 时效处理：采用人工时效处理，环境温度为200，消除内应力，时效退火时间为 1.5小时。 0030 洗刷 矫直：通过酸洗洗刷工序，除去表面残留和氧化物，通过矫直工序，消除内应 力，将合金材料拉制成成品。 0031 将按照本发。
13、明的实施例制备的铝锂合金材料与等体积的铝合金7050、铝锂合金 8090对比，在20挤压材料T6状态下，各性能参数如表1所示： 0032 表1 0033 说 明 书CN 104018034 A 3/7页 5 0034 实施例2，本发明的铝锂合金材料的制备 0035 配料 熔炼：将准备好的金属原料质量比为锂5wt，铜：1.5wt，锡：0.4wt， 锌：1wt,铅：0.05wt，不可避免的杂质小于等于0.2wt，余量为铝的比例放入熔炼炉 中，熔炼炉温度为800，时间为1.5小时。 0036 检测：采用光谱分析法检测熔炼完成的合金液体，确定其成分在范围之内。 0037 铸造 冷开坯：采用连续铸造方式。
14、，采用计算机控制交流电机，实现微引程反推工 艺，生产出大卷重带坯，经过双面铣削铣面机组铣去带坯表皮缺陷，经过冷轧机，切割成直 径为20-50mm，长度为3-4米的毛坯圆锭。 0038 挤压成型：在挤压筒中对锭坯使之从模孔中流出。 0039 时效处理：采用人工时效处理，环境温度为200，消除内应力，时效退火时间为 1.5小时。 0040 洗刷 矫直：通过酸洗洗刷工序，除去表面残留和氧化物，通过矫直工序，消除内应 力，将合金材料拉制成成品。 0041 将按照本发明的实施例制备的铝锂合金材料与等体积的铝合金7050、铝锂合金 8090对比，在20挤压材料T6状态下，各性能参数如表2所示： 0042 。
15、表2 0043 说 明 书CN 104018034 A 4/7页 6 0044 实施例3，本发明的铝锂合金材料的制备 0045 配料 熔炼：将准备好的金属原料质量比为锂4.5wt，铜：2.5wt，锡：0.3wt， 锌：0.8wt,铅：0.75wt，不可避免的杂质小于等于0.2wt，余量为铝的比例放入熔炼 炉中，熔炼炉温度为750，时间为1.5小时。 0046 检测：采用光谱分析法检测熔炼完成的合金液体，确定其成分在范围之内。 0047 铸造 冷开坯：采用连续铸造方式，采用计算机控制交流电机，实现微引程反推工 艺，生产出大卷重带坯，经过双面铣削铣面机组铣去带坯表皮缺陷，经过冷轧机，切割成直 径为。
16、20-50mm，长度为3-4米的毛坯圆锭。 0048 挤压成型：在挤压筒中对锭坯使之从模孔中流出。 0049 时效处理：采用人工时效处理，环境温度为200，消除内应力，时效退火时间为 1.5小时。 0050 洗刷 矫直：通过酸洗洗刷工序，除去表面残留和氧化物，通过矫直工序，消除内应 力，将合金材料拉制成成品。 0051 将按照本发明的实施例制备的铝锂合金材料与等体积的铝合金7050、铝锂合金 8090对比，在20挤压材料T6状态下，各性能参数如表3所示： 0052 表3 0053 说 明 书CN 104018034 A 5/7页 7 0054 0055 实施例4，本发明的铝锂合金材料的制备 0。
17、056 配料 熔炼：将准备好的金属原料质量比为锂6.0wt，铜：1wt，锡：0.2wt， 锌：1wt,铅：0.1wt，不可避免的杂质小于等于0.2wt，余量为铝的比例放入熔炼炉 中，熔炼炉温度为800，时间为2小时。 0057 检测：采用光谱分析法检测熔炼完成的合金液体，确定其成分在范围之内。 0058 铸造 冷开坯：采用连续铸造方式，采用计算机控制交流电机，实现微引程反推工 艺，生产出大卷重带坯，经过双面铣削铣面机组铣去带坯表皮缺陷，经过冷轧机，切割成直 径为20-50mm，长度为3-4米的毛坯圆锭。 0059 挤压成型：在挤压筒中对锭坯使之从模孔中流出。 0060 时效处理：采用人工时效处。
18、理，环境温度为200，消除内应力，时效退火时间为 1.5小时。 0061 洗刷 矫直：通过酸洗洗刷工序，除去表面残留和氧化物，通过矫直工序，消除内应 力，将合金材料拉制成成品。 0062 将按照本发明的实施例制备的铝锂合金材料与等体积的铝合金7050、铝锂合金 8090对比，在20挤压材料T6状态下，各性能参数如表4所示： 0063 表4 0064 说 明 书CN 104018034 A 6/7页 8 0065 0066 实施例5，本发明的铝锂合金材料的制备 0067 配料 熔炼：将准备好的金属原料质量比为锂6.5wt，铜：0.5wt，锡：0.5wt， 锌：1wt,铅：0.75wt，不可避免的。
19、杂质小于等于0.2wt，余量为铝的比例放入熔炼炉 中，熔炼炉温度为750，时间为1.5小时。 0068 检测：采用光谱分析法检测熔炼完成的合金液体，确定其成分在范围之内。 0069 铸造 冷开坯：采用连续铸造方式，采用计算机控制交流电机，实现微引程反推工 艺，生产出大卷重带坯，经过双面铣削铣面机组铣去带坯表皮缺陷，经过冷轧机，切割成直 径为20-50mm，长度为3-4米的毛坯圆锭。 0070 挤压成型：在挤压筒中对锭坯使之从模孔中流出。 0071 时效处理：采用人工时效处理，环境温度为200，消除内应力，时效退火时间为 1.5小时。 0072 洗刷 矫直：通过酸洗洗刷工序，除去表面残留和氧化物，通过矫直工序，消除内应 力，将合金材料拉制成成品。 0073 将按照本发明的实施例制备的铝锂合金材料与等体积的铝合金7050、铝锂合金 8090对比，在20挤压材料T6状态下，各性能参数如表5所示： 0074 表5 0075 说 明 书CN 104018034 A 7/7页 9 0076 0077 以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能 因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范 围。 说 明 书CN 104018034 A 。