[發(fā)明專(zhuān)利]含硼的稀土鋁合金材料

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310077593.7
• 申請(qǐng)日: 2013-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103114228A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 束潤(rùn)濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢市潤(rùn)之達(dá)石化設(shè)備有限公司;束潤(rùn)濤
• 主分類(lèi)號(hào): C22C21/08
• 分類(lèi)號(hào): C22C21/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明技術(shù)屬于鋁合金及其壓力容器、管道、船體、橋梁等焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋁及鋁合金具有耐腐蝕性能高、導(dǎo)熱性能好，低溫韌性很高的特點(diǎn)。

鋁及鋁合金極易與空氣中的氧結(jié)合，生成致密的氧化膜，以阻止腐蝕介質(zhì)向材料內(nèi)部深入，所以有良好的耐腐蝕性能。同時(shí)，人們普遍認(rèn)為鋁合金的強(qiáng)度不高，難以滿(mǎn)足石化壓力容器和壓力管道的使用要求。

在石油煉制和化工等裝置中，壓力容器、換熱器及壓力管道占總設(shè)備投資的60%以上，而這些壓力容器及壓力管道大量的存在著各種各樣的腐蝕環(huán)境。特別是在有氯離子的循環(huán)水、海水和酸性污水氣提環(huán)境中，工程應(yīng)用上大量選用高等級(jí)不銹鋼材料和銅合金材料，這不僅是一種資源浪費(fèi)，也是一種高投入的資本浪費(fèi)。目前，隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，鋁合金作為發(fā)動(dòng)機(jī)主體、機(jī)身龍骨、室內(nèi)艙體和表面蒙皮材料得到了很好的應(yīng)用。但在其它工業(yè)領(lǐng)域，極少用鋁合金材料來(lái)制造壓力容器、管道、船體、橋梁、建筑等焊接設(shè)備。

本發(fā)明的技術(shù)方向，是尋找一種經(jīng)濟(jì)適用的替代合金材料，以解決石化裝置中壓力容器、壓力管道及冷換設(shè)備所涉及到的各種腐蝕問(wèn)題，以及要求輕量化的船舶、橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)所使用的鋁合金材料。

專(zhuān)利號(hào)03119119.3《Al-Zn-Mg-Er稀土鋁合金》是一種以鋅為主的鋁稀土合金材料，且并沒(méi)有涉及到這種鋁合金的具體應(yīng)用途徑，與本發(fā)明的目的和內(nèi)容有一定區(qū)別。

本人于2011年申報(bào)了專(zhuān)利：201110346245.6“壓力容器及壓力管道用稀土鋁合金材料”，由于特殊原因，強(qiáng)度指標(biāo)僅能滿(mǎn)足管道設(shè)備的要求，對(duì)于壓力容器的殼體，還難以達(dá)到預(yù)期效果。

本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)一種強(qiáng)度比201110346245.6專(zhuān)利高一個(gè)等級(jí)的高強(qiáng)度、高韌性的鋁合金材料，以滿(mǎn)足壓力容器和許多鋁制結(jié)構(gòu)件的安全使用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的核心是以鋁為基礎(chǔ)，利用鎂-錳-鋯-稀土-硼等為主要關(guān)鍵合金，并以鐵、硅、鉻為輔助強(qiáng)化元素，進(jìn)行煉制的多元素合金化材料，以進(jìn)一步提高鋁合金材料的強(qiáng)度等級(jí)，并細(xì)化晶粒，使塑性達(dá)到一個(gè)良好的狀態(tài)。

本發(fā)明的合金成分為：Mg:4.0～6.0%；Mn：0.50～1.50%；Zr：0.10～0.30%；RE（加入量）：0.05～0.50%；B：0.02～0.12%；Fe≤0.40%；Si≤0.40%；Cr≤0.40%；Cu≤0.40%；Zn≤0.40%；余量為Al。

說(shuō)明：上述合金中的余量為Al。RE是指以單質(zhì)稀土元素，或以鑭（La）和鈰（Ce）為主的混合輕稀土元素。以上合金元素在規(guī)定范圍內(nèi)根據(jù)不同的強(qiáng)度要求可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

本技術(shù)發(fā)明的鎂合金含量較高，這是提高材料強(qiáng)度的主要途徑，而添加一定量的稀土元素，不僅可以細(xì)化晶粒，脫除有害夾雜物，而且可以對(duì)已經(jīng)細(xì)化了的間隙化合物起到釘扎作用。

???上述成分的稀土鋁合金材料，采用電解制備稀土鋁合金工藝技術(shù)進(jìn)行加工煉制。板材可以經(jīng)過(guò)熱軋，也可經(jīng)過(guò)冷軋而成。無(wú)縫管經(jīng)過(guò)冷拔或熱擠壓進(jìn)行制造。壓力容器設(shè)備法蘭和換熱器管板經(jīng)過(guò)鍛造而成。用本技術(shù)方案制造的鋁合金板材、管材和鍛件主要用于制造壓力容器、換熱器、空冷器、壓力管道，以及船體結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)、水箱等產(chǎn)品。

四．具體實(shí)施方式

實(shí)施案例：Mg:4.80～5.30%；Mn：0.70～1.10%；Zr：0.25～0.30%；RE（加入量）：0.20%；B：0.04～0.08%；Fe：0.25～0.30%；Si：0.25～0.30%；Cr：0.25～0.30%；余量為Al。

以上為電解熔煉以后鋁合金坯料或材料成品的實(shí)際含量，不含燒損部分。采用冷軋以后的完全退火溫度為350~450℃，不完全退火的熱處理溫度為120~300℃。熱軋溫度為400~550℃，熱軋后可不進(jìn)行熱處理。

熔煉及軋制工藝為：

配料??→??熔化??→???電磁攪拌???→??取樣????→?合金化??→??精煉→電磁攪拌??→???取樣???→??轉(zhuǎn)爐??→??坯料???→?軋制???→?熱處理→檢驗(yàn)和包裝

???機(jī)械性能目標(biāo)值如下：

完全退火狀態(tài)：抗拉強(qiáng)度：340~400（Mpa）；屈服強(qiáng)度：≥180（MPa）；延伸率：≥18（%）