[0001] 本发明涉及一种高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法，属于金属材料冶金及铸造技术领域。

[0002] 铝锂合金是一种密度很低的铝合金材料，是武器装备、航空航天的理想材料。但是锂的化学性质活泼，极容易与空气中的氧气、水蒸气、氮气发生反应，因而在大气中熔炼和处理铝锂合金会导致锂大量烧损和严重吸气，使合金铸件达不到设计的力学性能，还增加了材料成本。因此，常规的铝合金熔炼方法不再适用于铝锂合金的制备，高锂含量的铝锂合金目前多采用高真空、惰性气体+覆盖剂双重保护下添加锂元素或熔炼。

[0003] 对于高真空熔铸而言，熔炼含锂合金的设备均需要将熔炉内抽至高真空、高密封的状态，使熔炼、加锂、熔体处理和浇注过程全部在高真空、高密封的环境下完成。但是只有少数铸造工艺能适应高真空和封闭式的熔炼环境，比如重力熔模铸造、重力石膏型铸造等，而高效、尽净成形的铸造工艺难以适用于高真空环境，比如高压压铸、挤压铸造等工艺。并且整个过程操作繁琐、设备复杂且成本高，不适合于复杂结构精密铸件的制备，不利于工业推广。而在大气环境中熔炼铝锂合金，即使采用惰性气体加覆盖剂双重保护，相比于真空条件下，对熔体的保护效果也大幅减弱，合金中也会出现气孔、成分偏析等缺陷，不利于高质量铝锂合金制备。

[0004] 熔体超声处理已经被证明有良好的晶粒细化、除气、除渣作用，该技术已在铝硅、铝铜等铝合金工业生产中广泛应用。但是常规熔体超声设备只能在开放的大气环境下进行超声处理，因此不适用于含活泼元素的合金熔体超声处理，例如含锂的铝合金。因此如何提供一种面向工业化的高质量铝锂合金低真空熔炼方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

[0005] 申请公布号CN105483403A的专利公开了一种铝合金熔炼方法，通过将Al在保护气体的环境下熔炼成液态Al，再向其中加入三氧化二铁，使得在Al液中形成的氢气分子与三氧化二铁作用，降低铁离子价位，降低氢气含量；再结合保温处理一定时间后，再将其喷淋造粒处理，使得熔融态的铝合金以颗粒态析出，使得部分非金属杂质在喷淋造粒过程中以气态的形式挥发，降低Al液中杂质的含量，再结合丙酮‑乙醇中超声清洗处理，使得铝合金颗粒表面的杂质被清洗掉，以及避免铝合金与空气中的元素作用；再结合熔炼、精炼、 浇铸、高温铈盐转化液浸泡、中温氧碳硫共渗液体处理、低温磷化液处理，使得铝合金结构发生变化，降低铝合金中杂质含量，提高铝合金的品质。但是该发明对于避免熔炼过程中的氢化氧化反应、以及锂在空气环境中烧损、气孔、成分偏析等缺陷方面仍有不足。

[0018] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0019] 一种高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法，包括如下步骤：实施例一：参考图1至图5，本发明的高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法对铸
造铝锂合金的成分没有特殊限制，本实施例中铸造铝锂合金的合金成分按质量百分之比为：3 %Li、2%Cu、余量为Al。

[0020] 具体的制备方法为：S101：按配置质量准备好Al‑3Li‑2Cu(wt.%)合金所需的高纯铝、铝铜中间合金和高纯锂粒；将纯铝和铝铜中间合金块放入坩埚11中，打开机械真空泵1抽取炉腔内的空气使炉腔内气压到5‑10Pa，随后通入高纯氩气清洗炉内残余的氧气和氮气，最终使炉内氩气气压控制在60‑80kPa，开启电阻加热炉加热炉体内的坩埚11，熔炼温度为720 750℃对纯铝和~
铝铜中间合金块进行熔炼，得到无锂铝液；
S102：将高纯锂粒装入加料斗13中，打开机械真空泵1抽取加料斗13内的空气到5‑
10Pa并通入高纯氩气避免锂粒被氧化，将加料斗13连接到吹气加料管上，通入高纯氩气，排除管路内的空气；待铝液温度降至650℃，将吹气加料管7下端尖端浸入铝液底部，调整氩气流量为20ml/min，同时对加料斗13施加机械振动，锂粒便会随着氩气吹入铝液液面下方，加锂完成后将铝液升温至690 700℃；整个加入金属锂过程不接触空气而避免了铝锂液氧化~
和烧损，提高了锂元素的利用率；
S103：打开不锈钢炉盖8，将石英玻璃炉盖16、超声换能器14和变幅杆17安装在电阻加热炉体12上，并通过铰链锁紧夹具10压紧在电阻加热炉体上，开启机械真空泵1，将炉内气压抽至5 10Pa，调整控制熔体温度保温至700℃，压缩真空波纹管15降下超声变幅杆~
17，使变幅杆17头部浸入熔体中，通过超声控制器18开启超声，超声过程中熔体温度为690℃‑700℃，超声时间为3min，超声功率为2000W；
S104：超声精炼结束后，熔体温度控制在700℃，取出坩埚11，将金属液浇入模具中，通过挤压铸造或压铸得到高质量铸造铝锂合金试样或零件，合金试样显微组织如图4所示。

[0021] 实施例二：本发明的高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法对铸造铝锂合金的成分没有特殊限制，本实施例中铸造铝锂合金的合金成分按质量百分之比为：2 %Li、2%Cu、余量为Al。

[0022] 具体的制备方法为：S101：按配置质量准备好Al‑2Li‑2Cu(wt.%)合金所需的高纯铝、铝铜中间合金和高纯锂粒；将纯铝和铝铜中间合金块放入坩埚11中，打开机械真空泵1抽取炉腔内的空气到
5‑10Pa，随后通入高纯氩气清洗炉内残余的氧气和氮气，最终使炉内氩气气压控制在60‑
80kPa，开启电阻加热炉加热炉体内的坩埚11，熔炼温度为720 750℃，得到无锂铝液；
~
S102：将高纯锂粒装入加料斗13中，打开机械真空泵1抽取斗内的空气到5‑10Pa并通入高纯氩气避免锂粒被氧化，将加料斗13连接到吹气加料管7上，通入高纯氩气，排除管路内的空气；待铝液温度降至630℃，将吹气加料管7的下端尖端浸入铝液底部，调整氩气流量为20ml/min，同时对加料斗13施加机械振动，锂粒便会随着氩气吹入铝液液面下方，加锂完成后升温至650 660℃；整个加入金属锂过程不接触空气而避免了铝锂液氧化，提高了锂~
元素的利用率；
S103：打开不锈钢炉盖8，将石英玻璃炉盖16、超声换能器14和变幅杆17安装在电阻加热炉体12上，并通过铰链锁紧夹具10压紧在炉体上，开启机械真空泵1，将炉内气压抽至5 10Pa，调整控制熔体温度保温至660℃，压缩真空波纹管15降下超声变幅杆17，使变幅~
杆17头部浸入熔体中，通过超声控制器18开启超声，超声过程中熔体温度为650℃‑660℃，超声时间为1min，超声功率为1500W；
S104：超声精炼结束后，熔体温度控制在650℃，取出坩埚11，将金属液浇入模具中，通过挤压铸造或压铸得到高质量铸造铝锂合金试样或零件。

[0023] 本发明的高质量铸造铝合金低真空熔炼制造方法能够避免铝锂合金熔炼过程中的氢化氧化反应、以及锂在空气环境中的烧损，提高了锂元素的利用率，克服了铝锂合金的气孔、成分偏析等缺陷。

[0024] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。