[發(fā)明專利]一種核工業(yè)用高強(qiáng)高韌薄壁管材及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210587488.7
• 申請(qǐng)日: 2022-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114807699B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北鋁業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C21/10
• 分類(lèi)號(hào): C22C21/10;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/053;C21D9/08;B22D11/00;B23P15/00
• 代理公司: 西安合創(chuàng)非凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61248
• 代理人: 耿路

本發(fā)明公開(kāi)了一種核工業(yè)用高強(qiáng)高韌薄壁管材及其制備方法，高強(qiáng)高韌薄壁管材包括Cu?2.4?2.8%、Mg?2.5?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，通過(guò)洗爐?熔煉?凈化?除氣?除渣?鑄造?擠壓?輥矯?淬火?預(yù)拉伸的工藝路線生產(chǎn)管材。本發(fā)明方法生產(chǎn)的管材成品率較正向穿孔擠壓生產(chǎn)的管材成品率提高了30%，并使機(jī)加工與變形有關(guān)的廢品率小于10%，滿足了薄壁零件加工的要求，且鋁合金管材的組織性能均勻，無(wú)粗晶環(huán)、尺寸精度高、表面質(zhì)量?jī)?yōu)良、韌性強(qiáng)、室溫下橫向拉伸性能更加優(yōu)異，具有高強(qiáng)、高韌、良好的抗蝕性能，從而達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核工業(yè)用高強(qiáng)高韌薄壁管材及其制備方法。

背景技術(shù)

超高強(qiáng)度鋁合金具有強(qiáng)度高、密度小、加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于民用、軍工、航空航天等領(lǐng)域，是主要的結(jié)構(gòu)件材料之一。隨著國(guó)家在國(guó)防軍工、核工業(yè)、能源戰(zhàn)略等方面的快速發(fā)展和需求，核工業(yè)用管材的研制加速推進(jìn)。超高強(qiáng)高韌性鋁合金管材，由于使用條件特殊，對(duì)強(qiáng)度、抗疲勞、抗蠕變、耐腐蝕和使用壽命等要求極高，生產(chǎn)技術(shù)十分復(fù)雜。目前只有個(gè)別幾個(gè)國(guó)家可以生產(chǎn)。我國(guó)以前一直依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)多家鋁加工企業(yè)研制多年也未完成供貨，而進(jìn)口越來(lái)越困難，因此開(kāi)展高強(qiáng)度高韌性鋁合金管材的開(kāi)發(fā)和研制對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的意義。

西北鋁進(jìn)行了多年的研制，通過(guò)解決超高強(qiáng)高韌性鋁合金成分優(yōu)化、熔體純凈化、管材圓度精密控制、高強(qiáng)度與高韌性工藝控制、熔鑄技術(shù)及反向擠壓專用工具的設(shè)計(jì)及制造等關(guān)鍵技術(shù)后，突破了空心鑄錠鑄造成形、反向擠壓管材成型、殘余內(nèi)應(yīng)力消除等技術(shù)，成功的研制出尺寸精度、力學(xué)性能、斷裂韌性值、管材內(nèi)應(yīng)力等方面均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的材料，可完全替代進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，使我國(guó)在高強(qiáng)度高韌性鋁合金研制和應(yīng)用方面走到世界前列，截止目為止西北鋁是該管材國(guó)內(nèi)唯一的供應(yīng)商。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910210977.5的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種新型高強(qiáng)高韌鋁合金及其制備方法，將Zn、Mg、Cu、Zr、Cr、V、Si、Fe、Ti、Al等原料按合金成分進(jìn)行配料，將其熔化，經(jīng)爐內(nèi)精煉、靜置后澆注成所需規(guī)格的合金錠，合金錠均勻化后通過(guò)鍛造工藝加工成形，熱處理后供加工零件使用，但其延伸率、抗拉強(qiáng)度等性能仍有待于提升；申請(qǐng)?zhí)枮镃N03119605.5的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種超高強(qiáng)度高韌性鋁合金材料及其制備方法；將Zn、Mg、Cu、Zr、Ni、Al等原料按合金成分配料，將原料熔化澆鑄成合金預(yù)制錠，在800℃將合金預(yù)制錠熔化，以氬氣或氮?dú)鉃殪F化氣體，進(jìn)行快速凝固噴射成形制備，但其延伸率、極限抗拉強(qiáng)度等性能仍有待于提升。基于此，亟需本領(lǐng)域人員提供一種延伸率、抗拉強(qiáng)度等性能優(yōu)異的合金材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供了一種核工業(yè)用高強(qiáng)高韌薄壁管材及其制備方法。解決了現(xiàn)有技術(shù)中管材強(qiáng)度低、韌性差的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種核工業(yè)用高強(qiáng)高韌薄壁管材，按重量百分比計(jì)，該合金成分為Cu2.4-2.8%、Mg?2.5-3.1%、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。

一種核工業(yè)用高強(qiáng)高韌薄壁管材的制備方法，具體包括如下步驟：

（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(jí)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(jí)廢料占比40-60%；