一種用於高壓無縫氣瓶的鋁合金及其製備方法與流程
2023-11-11 13:12:37 4
本發明涉及鋁合金材料
技術領域：
，尤其是涉及一種製造高壓無縫氣瓶用的鋁合金及其製備方法。
背景技術：
：現有的高壓無縫氣瓶基本上為鋼瓶，存在鋼瓶壁過厚、鋼瓶自身重量大、裝載效率低的缺點。鋁的比重是鐵的1/3，可以極大的減小高壓氣瓶的自重，但是鋁合金的強度較低，並且抗腐蝕性差，製備成氣瓶時只能用於承受內部氣壓較低的領域。技術實現要素：針對現有技術存在的上述問題，本申請人提供了一種用於高壓無縫氣瓶的鋁合金及其製備方法。本發明製備得到的鋁合金重量輕、節能、環保，具有優良的機械性能、耐腐蝕性能。本發明的技術方案如下：本申請人提供了一種用於高壓無縫氣瓶的鋁合金，由以下重量百分數的元素原料組成：Si：0.5～0.7％；Fe：0.25～0.35％；Cu：0.25～0.35％；Mn：0.05～0.15％；Mg：0.9～1.1％；Zn：0.013～0.25％；Ti：0.01～0.03％；Cr：0.05～0.1％；Bi：0.001～0.003％；Pb≤0.003％；餘量為Al。優選的，所述的用於高壓無縫氣瓶的鋁合金由以下重量百分數的元素原料組成：Si：0.58％；Fe：0.32％；Cu：0.28％；Mn：0.1％；Mg：0.95％；Zn：0.17％；Ti：0.023％；Cr：0.08％；Bi：0.002％；餘量為Al。本申請人還提供了一種製備所述的用於高壓無縫氣瓶的鋁合金的方法，具體步驟為：(1)爐內清理：先投入鋁錠，熔化後將熔煉爐、除氣箱裡面的殘鋁清理乾淨；(2)將製備所述鋁合金需要的鋁錠投入熔煉爐中進行熔化，熔化溫度控制範圍在730～750℃，熔化時間3～4小時；(3)等鋁錠完全熔化後加入矽和銅，用壓力0.05～0.09Mpa的氮氣對鋁液進行第一次精煉10～15分鐘，進行精煉和扒渣；(4)扒渣後加入鐵、鉻、錳；靜置10～20分鐘；等中間合金完全熔化後進行第二次精煉10～20分鐘、電磁攪拌、扒渣；(5)扒渣後溫度保持在700～720℃，經過鑄錠線生產出塊狀的華夫錠毛坯，然後通過加熱爐把毛坯加熱到350～400℃，毛坯放置在鍛壓機鍛壓成薄片狀；(6)把除鈦以外的剩餘元素原料放置在薄片上，將薄片摺疊後投入熔煉爐中繼續進行熔化；(7)熔化後進行第三次精煉15～30分鐘、電磁攪拌、扒渣；通過三次精煉對鋁液中的雜質、氣體徹底除乾淨，(8)然後靜置10～25分鐘，加入鈦進行攪拌均勻，等待鑄造放水；(9)爐後所有工作準備好，升熔煉爐，鋁合金液從熔煉爐出口流出來，經過鈦線機加5Ti1B的鈦線，然後經過在線除氣設備，對鋁液中殘留的氣體和雜質進行在線去除；後經過60～80目過濾板進行雜質過濾，澆鑄即得。所述加5Ti1B的鈦線是指直徑10毫米鈦絲以220cm/min速度加入鋁液中。在製備過程中，先投入鋁錠，熔化後對爐子、除氣箱裡面的殘鋁清理乾淨，目的是清理爐內的重金屬元素鉛和鉍，保證棒料中的鉛和鉍的含量分別小於等於0.003％。最後一步加5Ti1B的鈦線的目的是細化晶粒和防止棒料開裂。本發明有益的技術效果在於：本發明優化了鋁合金的配方和製備方法，使不同的元素在合金內部有序分布，最大化的提高了鋁合金的純度、密閉性、強度和抗腐蝕性，把高壓鋼瓶更換成本發明提供的高壓無縫鋁合金材質氣瓶，具有重量輕、節能、環保等特點。具體實施方式下面結合實施例，對本發明進行具體描述。實施例1本申請人提供了一種用於高壓無縫氣瓶的鋁合金，由以下重量百分數的元素原料組成：Si：0.58％；Fe：0.32％；Cu：0.28％；Mn：0.1％；Mg：0.95％；Zn：0.17％；Ti：0.023％；Cr：0.08％；Bi：0.002％；餘量為Al。製備所述的用於高壓無縫氣瓶的鋁合金的方法，具體步驟為：(1)爐內清理：先投入鋁錠，熔化後將熔煉爐、除氣箱裡面的殘鋁清理乾淨；(2)將製備所述鋁合金需要的鋁錠投入熔煉爐中進行熔化，熔化溫度控制範圍在740℃，熔化時間4小時；(3)等鋁錠完全熔化後加入矽和銅，用壓力0.08Mpa的氮氣對鋁液進行第一次精煉12分鐘，進行精煉和扒渣；(4)扒渣後加入鐵、鉻、錳；靜置15分鐘；等中間合金完全熔化後進行第二次精煉15分鐘、電磁攪拌、扒渣；(5)扒渣後溫度保持在710℃，經過鑄錠線生產出塊狀的華夫錠毛坯，然後通過加熱爐把毛坯加熱到380℃，毛坯放置在鍛壓機鍛壓成薄片狀；(6)把除鈦以外的剩餘元素原料放置在薄片上，將薄片摺疊後投入熔煉爐中繼續進行熔化；(7)熔化後進行第三次精煉20分鐘、電磁攪拌、扒渣；通過三次精煉對鋁液中的雜質、氣體徹底除乾淨，(8)然後靜置20分鐘，加入鈦進行攪拌均勻，等待鑄造放水；(9)爐後所有工作準備好，升熔煉爐，鋁合金液從熔煉爐出口流出來，經過鈦線機加5Ti1B的鈦線(即直徑10毫米鈦絲以220cm/min速度加入鋁液中)，然後經過在線除氣設備，對鋁液中殘留的氣體和雜質進行在線去除；後經過80目過濾板進行雜質過濾，澆鑄即得。實施例2本申請人提供了一種用於高壓無縫氣瓶的鋁合金，由以下重量百分數的元素原料組成：Si：0.5％；Fe：0.25％；Cu：0.25％；Mn：0.05％；Mg：0.9％；Zn：0.013％；Ti：0.01％；Cr：0.05％；Bi：0.001％；Pb：0.001％；餘量為Al。製備所述的用於高壓無縫氣瓶的鋁合金的方法，具體步驟為：(1)爐內清理：先投入鋁錠，熔化後將熔煉爐、除氣箱裡面的殘鋁清理乾淨；(2)將製備所述鋁合金需要的鋁錠投入熔煉爐中進行熔化，熔化溫度控制範圍在730℃，熔化時間4小時；(3)等鋁錠完全熔化後加入矽和銅，用壓力0.05Mpa的氮氣對鋁液進行第一次精煉10～15分鐘，進行精煉和扒渣；(4)扒渣後加入鐵、鉻、錳；靜置20分鐘；等中間合金完全熔化後進行第二次精煉20分鐘、電磁攪拌、扒渣；(5)扒渣後溫度保持在700℃，經過鑄錠線生產出塊狀的華夫錠毛坯，然後通過加熱爐把毛坯加熱到350℃，毛坯放置在鍛壓機鍛壓成薄片狀；(6)把除鈦以外的剩餘元素原料放置在薄片上，將薄片摺疊後投入熔煉爐中繼續進行熔化；(7)熔化後進行第三次精煉30分鐘、電磁攪拌、扒渣；通過三次精煉對鋁液中的雜質、氣體徹底除乾淨，(8)然後靜置25分鐘，加入鈦進行攪拌均勻，等待鑄造放水；(9)爐後所有工作準備好，升熔煉爐，鋁合金液從熔煉爐出口流出來，經過鈦線機加5Ti1B的鈦線(即直徑10毫米鈦絲以220cm/min速度加入鋁液中)，然後經過在線除氣設備，對鋁液中殘留的氣體和雜質進行在線去除；後經過80目過濾板進行雜質過濾，澆鑄即得。實施例3本申請人提供了一種用於高壓無縫氣瓶的鋁合金，由以下重量百分數的元素原料組成：Si：0.7％；Fe：0.35％；Cu：0.35％；Mn：0.15％；Mg：1.1％；Zn：0.25％；Ti：0.03％；Cr：0.1％；Bi：0.003％；Pb：0.003％；餘量為Al。製備所述的用於高壓無縫氣瓶的鋁合金的方法，具體步驟為：(1)爐內清理：先投入鋁錠，熔化後將熔煉爐、除氣箱裡面的殘鋁清理乾淨；(2)將製備所述鋁合金需要的鋁錠投入熔煉爐中進行熔化，熔化溫度控制範圍在750℃，熔化時間3小時；(3)等鋁錠完全熔化後加入矽和銅，用壓力0.09Mpa的氮氣對鋁液進行第一次精煉10分鐘，進行精煉和扒渣；(4)扒渣後加入鐵、鉻、錳；靜置10分鐘；等中間合金完全熔化後進行第二次精煉10分鐘、電磁攪拌、扒渣；(5)扒渣後溫度保持在720℃，經過鑄錠線生產出塊狀的華夫錠毛坯，然後通過加熱爐把毛坯加熱到400℃，毛坯放置在鍛壓機鍛壓成薄片狀；(6)把除鈦以外的剩餘元素原料放置在薄片上，將薄片摺疊後投入熔煉爐中繼續進行熔化；(7)熔化後進行第三次精煉15分鐘、電磁攪拌、扒渣；通過三次精煉對鋁液中的雜質、氣體徹底除乾淨，(8)然後靜置10分鐘，加入鈦進行攪拌均勻，等待鑄造放水；(9)爐後所有工作準備好，升熔煉爐，鋁合金液從熔煉爐出口流出來，經過鈦線機加5Ti1B的鈦線(即直徑10毫米鈦絲以220cm/min速度加入鋁液中)，然後經過在線除氣設備，對鋁液中殘留的氣體和雜質進行在線去除；後經過60目過濾板進行雜質過濾，澆鑄即得。測試例：將實施例1～3製備得到的鋁合金進行常溫性能測試，測試結果如表1所示。表1實施例123抗拉強度(MPa)345340342屈服強度(MPa)315310313延伸率(％)14.714.514.2爆破壓力(MPa)212020.5應力腐蝕性無裂紋無裂紋無裂紋晶間腐蝕(mm)0.060.040.05表1中的應力腐蝕的測試條件是：將鋁合金在溶液中浸泡10分鐘，然後再在空氣中放置50分鐘，循環30天後，觀察表面形態。當前第1頁1 2 3