CN104018043A - 一种高强度航空用铸造铝合金及其热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度航空用铸造铝合金及其热处理方法，其化学成分重量百分比为：Li2.1-3.0，Mg3-5，Cr0.2-0.3，Sc0.1-0.15，Zr0.13-0.15，Si1-2，Zn0.3-0.5，Cu7-10，其余为Al和不可避免的杂质，具有高强度，轻便，耐高温，耐磨性能，大大提高综合性能，满足航空技术需要。
Description
技术领域
本发明属于航空材料技术领域，尤其涉及一种高强度航空用铸造铝合金及其热处理方法。
背景技术
铸造铝合金在航空技术领域中得到大量运用，铸造铝合金的发展方向就是高强度，耐高温，及耐磨，提高原材料纯度，复杂合金化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度，耐高温及耐磨的高强度航空用铸造铝合金及其热处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高强度航空用铸造铝合金，其化学成分重量百分比为：Li2.1-3.0，Mg3-5，Cr0.2-0.3，Sc0.1-0.15，Zr0.13-0.15，Si1-2，Zn0.3-0.5，Cu7-10，其余为Al和不可避免的杂质。
其化学成分重量百分比为：Li2.1-2.5，Mg3-4，Cr0.25-0.3，Sc0.13-0.15，Zr0.13-0.14，Si1.5-2，Zn0.3-0.4，Cu7-8，其余为Al和不可避免的杂质。
一种上述的高强度航空用铸造铝合金的热处理方法，合金铸造的部件采用500°～550°保持13～15h固溶处理即淬火，180°～200°保持7～9h时效处理，并采用热等静压技术：1200°～1500°、100～110MPa处理2h。
合金铸造的部件采用530°保持14h固溶处理即淬火，190°保持8h时效处理，并采用热等静压技术：1200°～1500°、100～110MPa处理2h。
铝合金中加入锂使其密度降低，含锂铝合金在淬火和时效析出的大量的δ′相使合金强度提高，含铝合金的比强度超过传统的铝合金的比强度，含锂铝合金的弹性模量高，其比刚度超过了传统的铝合金的比刚度，合金中加入1％的Li，约降低密度3％，提高弹性模量5％。Al-Li合金具有高的比强度和比刚度，具有优良的耐蚀性能和疲劳性能。焊接性能好，但强度较低。加入Sc可以提高强度，焊接性能进一步改善。加入Cr可以提高耐磨性能，这些元素的协同作用大大提高了铝合金的性能。用于飞机的主结构。
加入Si可以形成Al-Si共晶体具有很好的流动性，铸造性能优异，变质处理可以细化组织。
加入Cu可以提高合金的强度和耐热性。
加入Mg可以具有良好的抗蚀性和切削性。
加入Zn可以不进行热处理。
采用优质熔铸技术，采用热等静压技术，提高铸造铝合金的性能。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，上述铸造铝合金具有高强度，轻便，耐高温，耐磨性能，大大提高综合性能，满足航空技术需要。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
| 合金 | Li | Zn | Mg | Sc | Cr | Zr | Si | Cu |
| A | 2.0 | 0.4 | 3.7 | 0.14 | 0.25 | 0.14 | 1.5 | 8 |
铝合金中加入锂使其密度降低，含锂铝合金在淬火和时效析出的大量的δ′相使合金强度提高，含铝合金的比强度超过传统的铝合金的比强度，含锂铝合金的弹性模量高，其比刚度超过了传统的铝合金的比刚度，合金中加入1％的Li，约降低密度3％，提高弹性模量5％。Al-Li合金具有高的比强度和比刚度，具有优良的耐蚀性能和疲劳性能。焊接性能好，但强度较低。加入Sc可以提高强度，焊接性能进一步改善。加入Cr可以提高耐磨性能，这些元素的协同作用大大提高了铝合金的性能。用于飞机的主结构。
加入Si可以形成Al-Si共晶体具有很好的流动性，铸造性能优异，变质处理可以细化组织。加入Mg可以具有良好的抗蚀性和切削性。加入Zn可以不进行热处理。加入Cu可以提高合金的强度和耐热性。
上述铸造铝合金具有高强度，轻便，耐高温，耐磨性能，大大提高综合性能，满足航空技术需要。
实施例二
| 合金 | Li | Zn | Mg | Sc | Cr | Zr | Si | Cu |
| B | 2.1 | 0.3 | 3 | 0.1 | 0.2 | 0.13 | 1 | 7 |
Al-Li合金具有高的比强度和比刚度，具有优良的耐蚀性能和疲劳性能。焊接性能好，但强度较低。加入Sc可以提高强度，焊接性能进一步改善。加入Cr可以提高耐磨性能，这些元素的协同作用大大提高了铝合金的性能。用于飞机的主结构。
加入Si可以形成Al-Si共晶体具有很好的流动性，铸造性能优异，变质处理可以细化组织。加入Mg可以具有良好的抗蚀性和切削性。加入Zn可以不进行热处理。加入Cu可以提高合金的强度和耐热性。
上述铸造铝合金具有高强度，轻便，耐高温，耐磨性能，大大提高综合性能，满足航空技术需要。
实施例三
| 合金 | Li | Zn | Mg | Sc | Cr | Zr | Si | Cu |
| C | 3.0 | 0.3 | 3 | 0.1 | 0.2 | 0.13 | 1 | 10 |
Al-Li合金具有高的比强度和比刚度，具有优良的耐蚀性能和疲劳性能。焊接性能好，但强度较低。加入Sc可以提高强度，焊接性能进一步改善。加入Cr可以提高耐磨性能，这些元素的协同作用大大提高了铝合金的性能。用于飞机的主结构。
加入Si可以形成Al-Si共晶体具有很好的流动性，铸造性能优异，变质处理可以细化组织。加入Mg可以具有良好的抗蚀性和切削性。加入Zn可以不进行热处理。加入Cu可以提高合金的强度和耐热性。
上述铸造铝合金具有高强度，轻便，耐高温，耐磨性能，大大提高综合性能，满足航空技术需要。
实施例四
一种上述的高强度航空用铸造铝合金的热处理方法，合金铸造的部件采用53°保持14h固溶处理即淬火，190°保持8h时效处理，并采用热等静压技术：1300°、100MPa处理2h。在致密度提高的基础上，可获得细小均匀的晶粒组织，强度和韧性均得到提高。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高强度航空用铸造铝合金，其特征在于，其化学成分重量百分比为：Li2.1-3.0，Mg3-5，Cr0.2-0.3，Sc0.1-0.15，Zr0.13-0.15，Si1-2，Zn0.3-0.5，Cu7-10，其余为Al和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的高强度航空用铸造铝合金，其特征在于，其化学成分重量百分比为：Li2.1-2.5，Mg3-4，Cr0.25-0.3，Sc0.13-0.15，Zr0.13-0.14，Si1.5-2，Zn0.3-0.4，Cu7-8，其余为Al和不可避免的杂质。
3.一种如权利要求1或2所述的高强度航空用铸造铝合金的热处理方法，其特征在于，合金铸造的部件采用500°～550°保持13～15h固溶处理即淬火，180°～200°保持7～9h时效处理，并采用热等静压技术：1200°～1500°、100～110MPa处理2h。
4.如权利要求3所述的高强度航空用铸造铝合金的热处理方法，其特征在于，合金铸造的部件采用530°保持14h固溶处理即淬火，190°保持8h时效处理，并采用热等静压技术：1200°～1500°、100～110MPa处理2h。
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