CN111500901A - 一种高锂铝锂合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝锂合金技术领域，具体涉及一种高锂铝锂合金及其制备方法。本发明提供了一种高锂铝锂合金，按质量百分比计，包括Cu 3.8～4.2％、Li 4.0～4.8％、Mg 0.3～0.4％、Zn 0.3～0.9％、Ti 0.03～0.07％和余量的Al。本发明提供的高锂铝锂合金，通过提高锂元素的质量百分比并控制合金中各种元素的质量百分比，使合金微观结构中各个强化相的析出量达到了最优化，显著提升了合金的机械性能。实施例的结果表明，本发明提供的高锂铝锂合金的抗拉强度为525.14～543.01MPa，硬度为2.68～4.49HRC。

Description

一种高锂铝锂合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝锂合金技术领域，具体涉及一种高锂铝锂合金及其制备方法。

背景技术

在铝锂合金中，锂元素可以明显降低铝锂合金材质的密度；而且锂元素在铝锂合金中弥散析出的δ’(Al₃Li)有序相与铝基体完全共格，对位错运动具有很大的阻碍作用，是铝锂合金的主要强化相。但是δ’(Al₃Li)相被位错切过后，容易产生共面滑移，使位错阻塞堆积而使应力集中，从而引起材料早期失效断裂。因此铝锂二元合金的强度非常低，实用意义不大。而在铝锂二元合金的基础上加入铜、镁、锆、银等多种合金元素可以大幅度改善和提高铝锂合金的综合性能。不同合金元素具有不同的作用，同时也相互作用形成析出相，不同程度地改善了合金的性能。

因此，锂铝合金由于其超低密度的性能逐渐替代了传统铝合金在航空航天领域和轻量化的地面交通运输领域的应用。目前，现有技术中常见的铝锂合金主要有三个系列：Al-Cu-Li铝锂合金、AI-Mg-Li铝锂合金和AI-Li-Cu-Mg-Zr铝锂合金；但是，这三个主要系列的铝锂合金也存在着一定的缺陷，铝锂合金的抗拉强度和硬度整体偏低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高锂铝锂合金及其制备方法。本发明提供的高锂铝锂合金的抗拉强度为525.14～543.01MPa，硬度为2.68～4.49HRC，强度性能优异。

为了解决以上技术问题，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种高锂铝锂合金，按质量百分比计，包括Cu 3.8～4.2％、Li 4.0～4.8％、Mg 0.3～0.4％、Zn 0.3～0.9％、Ti 0.03～0.07％和余量的Al。

优选的，包括Cu 3.9～4.1％、Li 4.2～4.6％、Mg 0.4％、Zn 0.4～0.7％、Ti 0.04～0.06％和余量的Al。

本发明还提供了上述技术方所述的高锂铝锂合金的制备方法，包括以下步骤：

按照所述高锂铝锂合金中各元素的质量百分比进行配料后，进行熔炼，得到合金熔体；

将所述合金熔体进行铸造，得到所述高锂铝锂合金；

所述铸造在超声的条件下进行。

优选的，所述铸造包括依次进行的超声预处理、浇注和冷却；

所述冷却包括依次进行的超声冷却和气体冷却。

优选的，所述超声预处理的超声振动频率为18～21kHz；所述超声预处理的超声功率为1500～2300W；所述超声预处理的时间为10～30min；所述超声预处理的温度为710～720℃。

优选的，所述超声冷却的超声振动频率为18～21kHz；所述超声冷却的超声功率为1500～2300W；所述超声冷却的温度下降范围为720℃下降至500℃。

优选的，所述铸造在氩气气氛中进行。

优选的，所述熔炼包括以下步骤：

将Al和Al-Cu中间合金进行第一熔炼，得到第一熔体；

将所述第一熔体、Zn和Ti进行第二熔炼，得到第二熔体；

将所述第二熔体、Al-Li中间合金和Al-Mg中间合金进行第三熔炼，得到所述合金熔体。

优选的，所述第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼独立的在真空条件下进行，所述第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼的温度独立的为720～750℃，所述第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼的时间独立的为20～50min。

优选的，所述第三熔炼的过程中还包括添加覆盖剂，所述覆盖剂为LiCl、MgCl₂和KCl的混合物。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供了一种高锂铝锂合金，按质量百分比计，包括Cu 3.8～4.2wt％、Li4.0～4.8wt％、Mg 0.3～0.4wt％、Zn 0.3～0.9wt％、Ti 0.03～0.07wt％和余量的Al。本发明提供的高锂铝锂合金，提高了锂元素的质量百分比，同时合金中加入了铜元素、镁元素、锌元素和钛元素，使合金的微观结构中不仅形成了δ’(Al₃Li)相，而且形成了强化相T1(Al₂CuLi)相、MgZn₂相和S(Al₂CuMg)相；通过控制合金中各种元素的质量百分比，使合金微观结构中各个强化相的析出量达到了最优化，显著提升了合金的机械性能，如强度和硬度。由实施例的结果表明，本发明提供的高锂铝锂合金的抗拉强度为412.54～440.43MPa，硬度为14HRC，械性性能优异。

附图说明

图1为实施例1制备得到高锂铝锂合金产品的TEM图。

具体实施方式

本发明提供了一种高锂铝锂合金，按质量百分比计，包括Cu 3.8～4.2％、Li 4.0～4.8％、Mg 0.3～0.4％、Zn 0.3～0.9％、Ti 0.03～0.07％和余量的Al。

按质量百分比计，本发明提供的高锂铝锂合金包括3.8～4.2％的Cu，进一步优选为3.9～4.1％，更优选为4.0％。

按质量百分比计，本发明提供的高锂铝锂合金包括4.0～4.8％的Li，进一步优选为4.2～4.6％，更优选为4.5％。

按质量百分比计，本发明提供的高锂铝锂合金包括0.3～0.4％的Mg，进一步优选为0.4％。

按质量百分比计，本发明提供的高锂铝锂合金包括0.3～0.9％的Zn，进一步优选为0.4～0.7％，更优选为0.5％。

按质量百分比计，本发明提供的高锂铝锂合金包括0.03～0.07％的Ti，进一步优选为0.04～0.06％，更优选为0.05％。

按质量百分比计，本发明提供的高强韧性高镁铝合金包括余量的Al。

本发明提供的高锂铝锂合金，通过提高锂元素的质量百分，同时合金中加入了铜元素、镁元素、锌元素和钛元素，使合金的微观结构中不仅形成了δ’(Al₃Li)相，而且形成了强化相T1(Al₂CuLi)相、MgZn₂相和S(Al₂CuMg)相；通过控制合金中各种元素的质量百分比，使合金微观结构中各个强化相的析出量达到了最优化，显著提升了合金的机械性能。

本发明还提供了上述技术方所述的高锂铝锂合金的制备方法，包括以下步骤：

按照所述高锂铝锂合金中各元素的质量百分比进行配料后，进行熔炼，得到合金熔体；

将所述合金熔体进行铸造，得到所述高锂铝锂合金，所述铸造在超声的条件下进行。

在本发明中，按照所述高锂铝锂合金中各元素的质量百分比进行配料，其中，Al元素的原料优选为Al单质，Cu元素的原料优选为Al-Cu中间合金，Zn元素的原料优选为Zn单质，Ti元素的原料优选为Ti单质，Li元素的原料优选为Al-Li中间合金，Mg元素的原料优选为Al-Mg中间合金。

本发明按照所述高锂铝锂合金中各元素的质量百分比进行配料后，进行熔炼，得到合金熔体。

在本发明中，所述熔炼优选包括以下步骤：

将Al和Al-Cu中间合金进行第一熔炼，得到第一熔体；

将所述第一熔体、Zn和Ti进行第二熔炼，得到第二熔体；

将所述第二熔体、Al-Li中间合金和Al-Mg中间合金进行第三熔炼，得到所述合金熔体。

本发明将Al和Al-Cu中间合金进行第一熔炼，得到第一熔体。

在本发明中，所述Al-Cu中间合金的种类优选为Al-50％Cu中间合金。所述Al的纯度优选为99.999％。本发明对所述Al和Al-Cu中间合金的来源没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员技术熟知的来源即可。

在本发明中，所述第一熔炼的温度优选为720～750℃，进一步优选为735～745℃；所述第一熔炼的时间优选为20～50min，进一步优选为25～45min。在本发明中，所述第一熔炼优选在真空条件下进行；所述真空条件的真空度优选为小于等于5Pa；所述真空条件优选通过真空泵机实现。在本发明中，所述第一熔炼优选在电阻加热炉中进行，所述电阻加热炉中的熔炼坩埚优选为氮化硼坩埚。在本发明的具体实施例中，实现真空条件的的第一熔炼的具体操作优选为：将Al和Al-Cu中间合金预先放置在电阻加热炉中的坩埚中，封闭电阻加热炉炉盖，采用真空泵机抽掉所述电阻加热炉炉腔内的空气，并通过气压传感器控制炉腔内的压强降低至5Pa以下。

所述第一熔炼完成后，本发明还优选包括在所述第一熔炼的环境中通入氩气，进入第一保压状态。在本发明中，通入所述氩气的压力优选为0.1MPa。在本发明的具体实施例中，所述通入氩气的具体操作为：将氩气通过氩气进气口通入电阻加热炉炉腔内，通过气压传感器控制炉腔内的压强升高至0.1MPa。当所述电阻加热炉炉腔内的压力值为0.1MPa时进入所述第一保压状态，所述第一保压状态的时间优选为20min，所述第一保压状态完成后进行扒渣处理，得到第一熔体。

在本发明中，对所述第一保压状态完成后的扒渣处理没有特殊要求。

得到所述第一熔体后，本发明将所述第一熔体、Zn和Ti进行第二熔炼，得到第二熔体。

在本发明中，所述Zn的纯度优选为99.999％，所述Ti的纯度优选为99.999％。本发明对所述Zn和Ti的来源没有特殊的限定，采用市售产品即可。

在本发明中，所述第二熔炼的温度优选为720～750℃，进一步优选为735～745℃；所述第二熔炼的时间优选为20～50min，进一步优选为25～45min。在本发明中，所述第二熔炼优选在真空条件下进行；所述真空条件的真空度优选为小于等于5Pa；所述真空条件优选通过真空泵机实现。在本发明中，所述第二熔炼优选在电阻加热炉中进行，所述电阻加热炉中的熔炼坩埚优选为氮化硼坩埚。在本发明的具体实施例中，实现真空条件的的第二熔炼的具体操作优选为：将Zn和Ti加入电阻加热炉中的坩埚中，封闭电阻加热炉炉盖，采用真空泵机抽掉所述电阻加热炉炉腔内的空气，并通过气压传感器控制炉腔内的压强降低至5Pa以下。

所述第二熔炼完成后，本发明还优选包括在所述第二熔炼的环境中通入氩气，进入第二保压状态。在本发明中，通入所述氩气的压力优选为0.1MPa。在本发明的具体实施例中，所述通入氩气的具体操作为：将氩气通过氩气进气口通入电阻加热炉炉腔内，通过气压传感器控制炉腔内的压强升高至0.1MPa。当所述电阻加热炉炉腔内的压力值为0.1MPa时进入所述第二保压状态，所述第二保压状态的时间优选为20min，所述第二保压状态完成后依次进行除气和扒渣处理，得到第二熔体。

在本发明中，对所述第二保压状态完成后依次进行的除气和扒渣处理没有特殊要求。

得到所述第二熔体后，本发明将所述第二熔体、Al-Li中间合金和Al-Mg中间合金进行第三熔炼，得到所述合金熔体；

在本发明中，所述Al-Li中间合金的种类优选为Al-5％Li中间合金；所述Al-Mg中间合金的种类优选为Al-50％Mg中间合金。本发明对所述Al-Li中间合金和Al-Mg中间合金的来源没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员技术熟知的来源即可。

在本发明中，加入所述Al-Li中间合金和Al-Mg中间合金后，还优选包括添加覆盖剂，所述覆盖剂为LiCl、MgCl₂和KCl的混合物。在本发明的具体实施例中，所述覆盖剂添加的具体操作为：将所述覆盖剂添加至熔炼坩埚中的熔体的表面，以覆盖住熔炼坩埚中的熔体为准。

在本发明中，所述第三熔炼的温度优选为720～750℃，进一步优选为735～745℃；所述第二熔炼的时间优选为20～50min，进一步优选为25～45min。在本发明中，所述第三熔炼优选在真空条件下进行；所述真空条件的真空度优选为小于等于5Pa；所述真空条件优选通过真空泵机实现。在本发明中，所述第三熔炼优选在电阻加热炉中进行，所述电阻加热炉中的熔炼坩埚优选为氮化硼坩埚。在本发明的具体实施例中，实现真空条件的的第三熔炼的具体操作优选为：将Al-Li中间合金和Al-Mg中间合金加入电阻加热炉中的坩埚中，然后添加覆盖剂，封闭电阻加热炉炉盖，采用真空泵机抽掉所述电阻加热炉炉腔内的空气，并通过气压传感器控制炉腔内的压强降低至5Pa以下。

所述第三熔炼完成后，本发明还优选包括在所述第三熔炼的环境中通入氩气，进入第三保压状态。在本发明中，通入所述氩气的压力优选为0.1MPa。在本发明的具体实施例中，所述通入氩气的具体操作为：将氩气通过氩气进气口通入电阻加热炉炉腔内，通过气压传感器控制炉腔内的压强升高至0.1MPa。当所述电阻加热炉炉腔内的压力值为0.1MPa时进入所述第三保压状态，所述第三保压状态的时间优选为20min，所述第二保压状态完成后依次进行除气、扒渣和静置处理，得到第三熔体。

在本发明中，所述第三保压状态完成后依次进行的除气、扒渣和静置处理没有特殊要求。

在本发明中，进行分步熔炼的目的是根据锂元素极易氧化的特性，进行分步熔炼以减少锂元素在熔炼过程中的烧损，阻碍熔炼过程中产生氧化夹杂对铸锭质量的影响，提高铸锭的质量。

得到所述合金熔体后，本发明将所述合金熔体进行铸造，得到所述高锂铝锂合金；所述铸造在超声的条件下进行。

在本发明中，所述铸造优选包括依次进行的超声预处理、浇注和冷却；所述冷却优选包括超声冷却和气体冷却。在本发明中，所述超声预处理的超声振动频率优选为18～21kHz，更优选为20kHz；超声功率优选为1500～2300W，更优选为2000W；超声时间优选为10～30min，更优选为20min。在本发明中，所述超声预处理优选在氩气气氛中进行，所述氩气的压力优选为0.1MPa；所述超声预处理的温度优选为720℃。在本发明中，所述超声预处理优选在设置有超声铸造设备的熔炼坩埚中进行。在本发明中，所述超声预处理优选将所述超声铸造设备的辐射杆没入所述合金熔体液面下50mm处进行。在本发明中，所述超声铸造设备优选采用实验室自制，所述超声铸造设备的工作原理为用压电陶瓷产生超声波，用变幅杆传入合金熔体中。

在本发明中，所述浇注优选在氩气气氛中进行，所述氩气的压力优选为0.1MPa。在本发明中，所述浇注优选为将所述超声预处理后的合金熔体从熔炼坩埚中注入铸造模具中；所述铸造模具的温度优选为300℃，所述浇注时超声预处理后的合金熔体的温度为720℃。

在本发明中，所述超声冷却的超声振动频率优选为18～21kHz，更优选为20kHz；超声功率优选为1500～2300W，更优选为2000W；所述超声冷却的温度下降范围优选为720℃下降至500℃。在本发明中，所述超声冷却优选在氩气气氛中进行，所述氩气的压力优选为0.1MPa。所述超声冷却优选为在超声的条件下通过空冷进行冷却。在本发明中，所述超声冷却优选在设置有超声铸造设备的铸造模具中进行，所述超声铸造设备的辐射杆没入所述铸造模具中的合金熔体液面下80mm。

完成所述超声冷却后，本发明优选撤出所述铸造模具中的超声铸造设备，将所述铸造模具中的合金熔体进行空冷至室温，脱模完成铸造，得到所述高锂铝锂合金。

本发明在氩气保护环境下，采用超声辅助铸造工艺制备高锂铝锂合金，利用通过超声处理带来的空化效应和声流搅拌作用，对高锂铝锂合金制备过程中的宏观温度场、流场、溶质场进行调控，调整熔铸以及凝固过程中高锂铝锂合金组织的均匀性，最终提升铸锭组织均匀性，抑制粗大晶粒的形成。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的高锂铝锂合金及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

所制备的高锂铝锂合金成分按质量百分比为：Cu 4％、Li 4.5％、Mg 0.4％、Zn0.5％、Ti 0.05％，余量为Al进行配比；

将Al、Al-50％Cu中间合金金属铸锭预先放置在电阻加热炉中的坩埚中，封闭电阻加热炉炉盖，开启真空泵机组，通过炉体上的真空抽气出口抽掉炉腔内的空气，通过气压传感器测得炉腔内的压强降低到5Pa以下的压力值时，电阻加热炉开始工作，进行第一熔炼，第一熔炼温度为720℃，时间为25min；

完成第一熔炼后，将氩气通过氩气进气口冲入炉腔内，通过气压传感器测得炉腔内的压强升高到0.1MPa压力值时进入第一保压状态，得到第一熔体；

进行二次加料，将Zn(纯度为99.999％)和Ti(纯度为99.999％)加入坩埚中，封闭电阻加热炉炉盖，开启真空泵机组，通过炉体上真空抽气出口抽掉炉腔内的氩气，通过气压传感器测得炉腔内的压强降低到5Pa以下的压力值时，进行第二熔炼，第二熔炼温度为730℃，时间为35min；

完成第二熔炼后，将氩气通过氩气进气口冲入炉腔内，通过气压传感器测得炉腔内的压强升高到0.1MPa压力值时进入保压状态，对第二熔炼后的溶体进行除气和扒渣，得到第二熔体；

进行三次加料，将Al-5％Li中间合金、Al-50％Mg中间合金加入坩埚中，然后加入覆盖剂(LiCl、MgCl₂和KCl的混合物)，覆盖住坩埚中溶体的表面，封闭电阻加热炉炉盖，开启真空泵机组，通过炉体上真空抽气出口抽掉炉腔内的氩气，通过气压传感器测得炉腔内的压强降低到5Pa以下的压力值时，进行第三熔炼，第三熔炼温度为725℃，时间为25min；

完成第三熔炼后，将氩气通过氩气进气口冲入炉腔内，通过气压传感器测得炉腔内的压强升高到0.1MPa压力值时进入保压状态，对第三熔炼后的溶体进行除气、扒渣和静置处理，得到得到合金熔体；

得到合金熔体后，在720℃条件下，对合金溶体进行超声预处理，在坩埚中施加超声铸造设备，辐射杆没入合金溶体液面下50mm，进行超声预处理，超声预处理的时间为20min，超声振动频率为20kHz；超声功率为2000W；撤出坩埚中施加的超声铸造设备，将超声预处理后的合金熔体从坩埚中注入预加热至300℃的铸造模具中，在铸造模具中施加超声铸造设备，辐射杆没入铸造模具中的合金溶体液面下80mm，进行超声冷却，超声振动频率为20kHz；超声功率为2000W，当铸造模具中的合金溶体的温度由720℃下降至500℃时，从合金熔体中撤出超声铸造设备后，进行气体冷却至室温，脱模完成铸造，得到高锂铝锂合金。

图1为本施例制备得到的高锂铝锂合金的析出相TEM图。从图1中可以得出，本发明提供的高锂铝锂合金的微观结构中形成了强化相T1(Al₂CuLi)相。

实施例2

所制备的高锂铝锂合金成分按质量百分比为：Cu 3.8％、Li 4.0％、Mg0.3％、Zn0.3％、Ti 0.03％，余量为Al进行配比；

将Al、Al-50％Cu中间合金金属铸锭预先放置在电阻加热炉中的坩埚中，封闭电阻加热炉炉盖，开启真空泵机组，通过炉体上的真空抽气出口抽掉炉腔内的空气，通过气压传感器测得炉腔内的压强降低到5Pa以下的压力值时，电阻加热炉开始工作，进行第一熔炼，第一熔炼温度为720℃，时间为20min；

完成第一熔炼后，将氩气通过氩气进气口冲入炉腔内，通过气压传感器测得炉腔内的压强升高到0.1MPa压力值时进入第一保压状态，得到第一熔体；

进行二次加料，将Zn(纯度为99.999％)和Ti(纯度为99.999％)加入坩埚中，封闭电阻加热炉炉盖，开启真空泵机组，通过炉体上真空抽气出口抽掉炉腔内的氩气，通过气压传感器测得炉腔内的压强降低到5Pa以下的压力值时，进行第二熔炼，第二熔炼温度为730℃，时间为20min；

完成第二熔炼后，将氩气通过氩气进气口冲入炉腔内，通过气压传感器测得炉腔内的压强升高到0.1MPa压力值时进入保压状态，对第二熔炼后的溶体进行除气和扒渣，得到第二熔体；

进行三次加料，将Al-5％Li中间合金、Al-50％Mg中间合金加入坩埚中，然后加入覆盖剂(LiCl、MgCl₂和KCl的混合物)，覆盖住坩埚中溶体的表面，封闭电阻加热炉炉盖，开启真空泵机组，通过炉体上真空抽气出口抽掉炉腔内的氩气，通过气压传感器测得炉腔内的压强降低到5Pa以下的压力值时，进行第三熔炼，第三熔炼温度为725℃，时间为30min；

完成第三熔炼后，将氩气通过氩气进气口冲入炉腔内，通过气压传感器测得炉腔内的压强升高到0.1MPa压力值时进入保压状态，对第三熔炼后的溶体进行除气、扒渣和静置处理，得到得到合金熔体；

得到合金熔体后，在720℃条件下，对合金溶体进行超声预处理，在坩埚中施加超声铸造设备，辐射杆没入合金溶体液面下50mm，进行超声预处理，超声预处理的时间为20min，超声振动频率为20kHz；超声功率为2000W；撤出坩埚中施加的超声铸造设备，将超声预处理后的合金熔体从坩埚中注入预加热至300℃的铸造模具中，在铸造模具中施加超声铸造设备，辐射杆没入铸造模具中的合金溶体液面下80mm，进行超声冷却，超声振动频率为20kHz；超声功率为2000W，当铸造模具中的合金溶体的温度由720℃下降至500℃时，从合金熔体中撤出超声铸造设备后，进行气体冷却至室温，脱模完成铸造，得到高锂铝锂合金。

实施例3

所制备的高锂铝锂合金成分按质量百分比为：Cu 4.2％、Li 4.8％、Mg0.4％、Zn0.9％、Ti 0.07％，余量为Al进行配比；

将Al、Al-50％Cu中间合金金属铸锭预先放置在电阻加热炉中的坩埚中，封闭电阻加热炉炉盖，开启真空泵机组，通过炉体上的真空抽气出口抽掉炉腔内的空气，通过气压传感器测得炉腔内的压强降低到5Pa以下的压力值时，电阻加热炉开始工作，进行第一熔炼，第一熔炼温度为750℃，时间为20min；

完成第一熔炼后，将氩气通过氩气进气口冲入炉腔内，通过气压传感器测得炉腔内的压强升高到0.1MPa压力值时进入第一保压状态，得到第一熔体；

进行二次加料，将Zn(纯度为99.999％)和Ti(纯度为99.999％)加入坩埚中，封闭电阻加热炉炉盖，开启真空泵机组，通过炉体上真空抽气出口抽掉炉腔内的氩气，通过气压传感器测得炉腔内的压强降低到5Pa以下的压力值时，进行第二熔炼，第二熔炼温度为730℃，时间为20min；

完成第二熔炼后，将氩气通过氩气进气口冲入炉腔内，通过气压传感器测得炉腔内的压强升高到0.1MPa压力值时进入保压状态，对第二熔炼后的溶体进行除气和扒渣，得到第二熔体；

进行三次加料，将Al-5％Li中间合金、Al-50％Mg中间合金加入坩埚中，然后加入覆盖剂(LiCl、MgCl₂和KCl的混合物)，覆盖住坩埚中溶体的表面，封闭电阻加热炉炉盖，开启真空泵机组，通过炉体上真空抽气出口抽掉炉腔内的氩气，通过气压传感器测得炉腔内的压强降低到5Pa以下的压力值时，进行第三熔炼，第三熔炼温度为725℃，时间为25min；

完成第三熔炼后，将氩气通过氩气进气口冲入炉腔内，通过气压传感器测得炉腔内的压强升高到0.1MPa压力值时进入保压状态，对第三熔炼后的溶体进行除气、扒渣和静置处理，得到得到合金熔体；

得到合金熔体后，在720℃条件下，对合金溶体进行超声预处理，在坩埚中施加超声铸造设备，辐射杆没入合金溶体液面下50mm，进行超声预处理，超声预处理的时间为20min，超声振动频率为20kHz；超声功率为2000W；撤出坩埚中施加的超声铸造设备，将超声预处理后的合金熔体从坩埚中注入预加热至300℃的铸造模具中，在铸造模具中施加超声铸造设备，辐射杆没入铸造模具中的合金溶体液面下80mm，进行超声冷却，超声振动频率为20kHz；超声功率为2000W，当铸造模具中的合金溶体的温度由720℃下降至500℃时，从合金熔体中撤出超声铸造设备后，进行气体冷却至室温，脱模完成铸造，得到高锂铝锂合金。

测试例

按照GB/T 2975取样后，按照GB/T 229-2002金属材料室温拉伸试验方法对实施例1～3制备得到的高锂铝锂合金进行力学性能测试，拉伸性能测试结果如表1所示。

表1实施例1～3制备得到的高锂铝锂合金的力学性能

由表1可知，本发明实施例1～3制备得到的高锂铝锂合金，通过提高锂元素的质量百分比，同时合金中加入了铜元素、镁元素、锌元素和钛元素，显著提升了合金的机械性能，实施例1～3制备得到的高锂铝锂合金机械性能优异。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高锂铝锂合金，按质量百分比计，包括Cu 3.8～4.2％、Li 4.0～4.8％、Mg 0.3～0.4％、Zn 0.3～0.9％、Ti 0.03～0.07％和余量的Al。

2.根据权利要求1所述的高锂铝锂合金，其特征在于，包括Cu 3.9～4.1％、Li 4.2～4.6％、Mg 0.4％、Zn 0.4～0.7％、Ti 0.04～0.06％和余量的Al。

3.权利要求1或2所述的高锂铝锂合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照所述高锂铝锂合金中各元素的质量百分比进行配料后，熔炼，得到合金熔体；

将所述合金熔体进行铸造，得到所述高锂铝锂合金，所述铸造在超声的条件下进行。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铸造包括依次进行的超声预处理、浇注和冷却；

所述冷却包括依次进行的超声冷却和气体冷却。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述超声预处理的超声振动频率为18～21kHz；所述超声预处理的超声功率为1500～2300W；所述超声预处理的时间为10～30min；所述超声预处理的温度为710～720℃。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述超声冷却的超声振动频率为18～21kHz；所述超声冷却的超声功率为1500～2300W；所述超声冷却的温度下降范围为720℃下降至500℃。

7.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述铸造在氩气气氛中进行。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼包括以下步骤：

将Al和Al-Cu中间合金进行第一熔炼，得到第一熔体；

将所述第一熔体、Zn和Ti进行第二熔炼，得到第二熔体；

将所述第二熔体、Al-Li中间合金和Al-Mg中间合金进行第三熔炼，得到所述合金熔体。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼独立的在真空条件下进行，所述第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼的温度独立的为720～750℃，所述第一熔炼、第二熔炼和第三熔炼的时间独立的为20～50min。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述第三熔炼的过程中还包括添加覆盖剂，所述覆盖剂为LiCl、MgCl₂和KCl的混合物。

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