[發明專利]一種核工業用高強高韌薄壁管材及其制備方法

有效

• 申請號: 202210587488.7
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114807699B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 章偉;周霞;李維忠;楊旺成;林茂;趙蛟龍;陳文輝;張秋錦;楊鳳琦;劉旭云
• 申請（專利權）人: 西北鋁業有限責任公司
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/053;C21D9/08;B22D11/00;B23P15/00
• 代理公司: 西安合創非凡知識產權代理事務所(普通合伙) 61248
• 代理人: 耿路

1.一種核工業用高強高韌薄壁管材的制備方法，其特征在于：按重量百分比計，所述管材的合金成分為Cu2.4-2.8%、Mg2.5-3.1%、Zn?8.0-9.0%、Zr?0.14-0.2%、Be?0.0006-0.0009%、Ti≤0.03%、Fe≤0.10%、Si≤0.05%、Cr≤0.05%、Mn≤0.10%，余量為Al；

所述制備方法包括如下步驟：

（1）選用鋁含量不低于99.7%的重熔用鋁錠洗爐；

（2）按元素組成選用純度≥99.90%的高純鋁錠、一級廢料、純度≥99.90%的鎂錠、純度≥99.95%的鋅錠、純度≥99.90%的電解銅、Al-3Zr合金、Al-Ti-B絲作為原材料，其中一級廢料占比40-60%；

（3）將步驟（2）中所述高純鋁錠、鋅錠和電解銅投入到電爐中，所述電爐爐膛溫度≤900℃，熔煉溫度為710-760℃，待熔煉溫度達到710℃時進行扒渣、加鎂錠和Al-3Zr合金；

（4）使用氮氯混合氣體吹入法進行熔體凈化，吹入時間為10-15min，精煉后扒渣，氣體含量占熔體的比例≤1.2mL/kg；

（5）將鋁合金熔體依次通過在線除氣和除渣設備，進行在線除氣和過濾，除氣后流盤處的氫含量≤0.1μg/g；

（6）用99%的純鋁鋪底，在鑄造溫度740-750℃、鑄造速度40-50mm/min、鑄造水壓0.01-0.04MPa的工藝條件下將鋁合金熔體半連續鑄造成鋁合金空心鑄錠，鑄造時采用在線加入Al-Ti-B絲，在線加入速度為300-400?mm/min；

（7）將鑄造后的鋁合金圓空心鑄錠2小時內加熱至400℃保溫10h，然后升溫至470-475℃保溫20小時，以40-60?℃/h隨爐冷卻至250℃再空冷至室溫，將冷卻后的鑄錠內外表面車去偏析層4-5mm，表面粗糙度≤Ra12.5，采用100%水浸探傷，將檢驗合格的鑄錠切為鑄塊；

（8）將鑄塊定溫加熱至400℃后送入擠壓機的擠壓筒中，并以擠壓筒溫度390-400℃、模具定溫410℃、擠壓速度0.1-0.2mm/s、擠壓系數20.25的條件下將鑄塊反向擠壓成管材；

（9）將擠壓成型的管材在470-473℃的溫度條件下固溶熱處理，保溫90min后進行淬火，淬火前水溫10-30℃，淬火后水溫不超過40℃；

（10）將淬火后的管材在4h內輥矯，以消除內應力和橢圓度，淬火后進行拉伸，拉伸率為0.5-1.0%；

（11）將輥矯后的管材在4h內進行人工時效處理，控制金屬溫度及保溫時間為140±3℃/18h。

2.根據權利要求1所述的一種核工業用高強高韌薄壁管材的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）一級廢料加入量為45%。

3.根據權利要求1所述的一種核工業用高強高韌薄壁管材的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）熔煉過程中開始熔化時向爐內撒入20-25?kg粉狀熔劑，熔煉時需進行至少三次攪拌，每次攪拌時間≥15min，間隔10-15min，加鎂錠時采用加鎂器將鎂錠熔入熔體中。

4.根據權利要求1所述的一種核工業用高強高韌薄壁管材的制備方法，其特征在于：所述步驟（8）中擠壓機為36MN反向擠壓機，擠壓時采用牽引機牽引管材，所述牽引機的牽引力為120kg。

5.根據權利要求1所述的一種核工業用高強高韌薄壁管材的制備方法，其特征在于：所述步驟（9）中淬火采用18m立式淬火爐，管材淬火前的浸水時間≤10min，淬火爐水槽水每班至少要分析一次比電阻，每次水樣符合標準后方可進行淬火，淬火后的管材吊出水面進行控水，控水時間≥5min。

6.根據權利要求1所述的一種核工業用高強高韌薄壁管材的制備方法，其特征在于：所述步驟（10）中輥矯采用400噸拉伸機，拉伸機流量閥調整至最小。

7.根據權利要求1所述的一種核工業用高強高韌薄壁管材的制備方法，其特征在于：所述步驟（11）中人工時效處理采用18噸時效爐時效，熱電偶溫度達到設定溫度時開始計時。