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Al-Li合金真空精炼与成分变化规律的研究 |
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摘要：研究了Al-Li合金真空除氢规律，并对比研究了真空除氢过程中化学成分变化规律，为Al-Li合金的生产提供了重要参数，并为研究新一代高韧Al-Li合金打下基础。
关键词：Al-Li合金；氢含量；真空精炼
1前言
Al-Li合金具有低密度、高比强度和比刚度等优异性能，是航空、航天等领域具有较好应用前景的结构材料之一。然而，由于Li元素是高化学活性元素，在熔炼过程中易氧化、吸氢。一些研究表明，Al-Li合金存在氢脆敏感性［1～3］。氢易在晶界处偏聚和富集，形成氢化物，造成晶界弱化，从而导致沿晶断裂。为解决Al-Li合金高氢含量对合金性能的损害，本研究在大气下熔炼Al-Li合金，并采用真空处理对Al-Li合金进行精炼，研究了真空除氢规律，同时也研究了真空精炼过程中Al-Li合金化学成分变化规律。
2试验条件
2.1试验材料
试验合金为1420Al-Li合金。其成分为Al-5Mg-2Li-0.1Zr,所用原材料为：99.99%Al，99.99%Mg，99.96%Li，Ti和Zr是以中间合金的形式加入。
2.2设备与方法
熔化设备是8kg电阻熔炼炉和8kg电阻保温真空炉。真空炉的空载真空度可达8～13Pa，热负荷条件下可达30Pa。测氢方法是固态高频加热-导热法，设备为美国LECO公司生产的LECO RH-3测氢仪，测试精度为0.01×10－6。其它元素分析法为ICP法。
2.3熔炼工艺
先将纯Al熔化，加热到760℃。加入Al-Zr和Al-Ti中间合金并搅拌。降温到710℃加镁，搅拌。升温到710℃时用C2Cl6精炼(C2Cl6占合金重量的0.5%)。降温到720℃时在氩气的保护下压入Li。并在氩气的保护下搅拌、扒渣，然后用干燥的TiO2覆盖。升温到730℃时将熔炼坩埚转入真空进行真空精炼，按时间取样，浇注成φ25mm×150mm的铸锭。测氢试样(φ8mm×70mm)和化学分析试样均取自铸锭。
3试验结果与讨论
3.1真空除氢规律
研究了真空度分别为100，300,500，1000Pa条件下，不同真空精炼时间1420合金氢含量的变化。结果如表1所示。
结果表明：(1)真空精炼可将Al-Li合金中的氢含量降到较低的水平，为0.1×10－6左右，与一般铝合金氢含量相当；(2)真空处理5min即有较好除氢效果；(3)真空度越高，氢含量下降越快，若使合金氢含量稳定在0.1×10－6，真空度为100，300，500，1000Pa时，所需时间分别为5，10，15，20min。
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