申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2023-02-17

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN116219232B

主分类号：C22C21/00

分类号：C22C21/00;C22C21/10;C22C21/16;C22C21/18;C22C1/02;B22D13/00;C22F1/04;C22F1/057;C22F1/053

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2023.06.23#实质审查的生效;2023.06.06#公开

摘要：发明名称一种添加Sc的高强高模量铸造Al‑Li合金成分设计及制备方法摘要本发明涉及了一种添加Sc的高强高模量铸造Al‑Li合金成分设计及制备方法，通过在添加Sc元素的基础上，采用集成计算模拟方法设计高强高模量Al‑Li合金成分、有限元计算仿真优化制备工艺参数，离心铸造以及热处理等全流程设计步骤，获得了高强高模量铝锂合金的综合力学性能。解决了铝锂合金在铸造过程中存在的粗大枝晶组织以及强度不足、模量较低的问题，本发明可以有效优化铝锂合金微观组织，大幅度地提高了铝锂合金的强度和弹性模量等力学性能，铝锂合金抗拉强度达到400MPa以上，杨氏模量达到80GPa以上。本发明集成分设计‑模量预测‑工艺优化‑力学性能为一体，广泛适用于高强高模铝合金材料设计开发领域，避免了“经验寻优”的传统设计模式。同时设备操作简单，生产效率高。

主权项：1.一种添加Sc的高强高模量铸造Al-Li合金成分设计及制备方法，其特征在于，所述的Al-Li合金成分按质量分数组成为Li0.5-4.0％、Cu1.0-4.0％、Mg0.1-3.0％、Zr0.05-0.5％、Zn0.5-2.0％、Sc0.1-1.0％和余量的Al，所述成分设计及制备方法包括以下步骤：首先采用Jmatpro软件计算模拟设计合金成分，结合相图计算，利用Pandat相图计算软件预测对应的析出相，优化并输出Li、Cu、Mg三种元素获得高模量的平衡成分，其次采用Procast软件进行有限元计算仿真优化离心铸造工艺参数，然后采用离心铸造方法制备铝锂合金，随后对制备的铝锂合金进行多级热处理，计算模拟设计成分、优化工艺方法、具体制备工艺以及热处理工艺步骤如下所示：1以铝锂合金中Li、Cu、Mg为主要合金成分，通过变化三种合金成分的含量达到高模量的目的，采用计算模拟输入Li、Cu、Mg的含量，同时结合相图计算预测对应的析出相，优化并输出三种元素获得高模量的平衡成分；2以有限元计算仿真优化离心铸造工艺参数，对离心速度进行优化以获得最优的微观组织；3利用设计的成分和优化的离心速度进行离心铸造制备铝锂合金，离心速率为300～1000rmin，离心时间为30～120s；4将离心铸造制备的铝锂合金进行固溶处理，温度为400℃～580℃，保温时间为1～40h，升温速率为5℃min～20℃min；5对固溶处理态铝锂合金进行时效处理，结束后置于空气中冷却至室温。

全文数据：

权利要求：

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