專利名稱：含硼的稀土鋁合金材料的制作方法
技術領域：
本發明技術屬于鋁合金及其壓力容器、管道、船體、橋梁等焊接結構的應用領域。
背景技術：
鋁及鋁合金具有耐腐蝕性能高、導熱性能好，低溫韌性很高的特點。鋁及鋁合金極易與空氣中的氧結合，生成致密的氧化膜，以阻止腐蝕介質向材料內部深入，所以有良好的耐腐蝕性能。同時，人們普遍認為鋁合金的強度不高，難以滿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境。特別是在有氯離子的循環水、海水和酸性污水氣提環境中，工程應用上大量選用高等級不銹鋼材料和銅合金材料，這不僅是一種資源浪費，也是一種高投入的資本浪費。目前，隨著航空航天事業的發展，鋁合金作為發動機主體、機身龍骨、室內艙體和表面蒙皮材料得到了很好的應用。但在其它工業領域，極少用鋁合金材料來制造壓力容器、管道、船體、橋梁、建筑等焊接設備。本發明的技術方向，是尋找一種經濟適用的替代合金材料，以解決石化裝置中壓力容器、壓力管道及冷換設備所涉及到的各種腐蝕問題，以及要求輕量化的船舶、橋梁、建筑等結構所使用的鋁合金材料。專利號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，且并沒有涉及到這種鋁合金的具體應用途徑，與本發明的目的和內容有一定區別。本人于2011年申報了專利: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 度指標僅能滿足管道設備的要求，對于壓力容器的殼體，還難以達到預期效果。本發明的目的是開發一種強度比201110346245.6專利高一個等級的高強度、高韌性的鋁合金材料，以滿足壓力容器和許多鋁制結構件的安全使用要求。
發明內容
本發明的核心是以鋁為基礎，利用鎂-錳-鋯-稀土-硼等為主要關鍵合金，并以鐵、硅、鉻為輔助強化元素，進行煉制的多元素合金化材料，以進一步提高鋁合金材料的強度等級，并細化晶粒，使塑性達到一個良好的狀態。本發明的合金成分為: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。說明:上述合金中的余量為Al。RE是指以單質稀土元素，或以鑭(La)和鈰(Ce)為主的混合輕稀土元素。以上合金元素在規定范圍內根據不同的強度要求可進行適當調整。本技術發明的鎂合金含量較高，這是提高材料強度的主要途徑，而添加一定量的稀土元素，不僅可以細化晶粒，脫除有害夾雜物，而且可以對已經細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進行加工煉制。板材可以經過熱軋，也可經過冷軋而成。無縫管經過冷拔或熱擠壓進行制造。壓力容器設備法蘭和換熱器管板經過鍛造而成。用本技術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，以及船體結構、橋梁結構、建筑結構、水箱等產品O四.
具體實施例方式
實施案例: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% ；S1:0.25 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際含量，不含燒損部分。采用冷軋以后的完全退火溫度為35(T450°C，不完全退火的熱處理溫度為12(T300°C。熱軋溫度為400^550 0C，熱軋后可不進行熱處理。熔煉及軋制工藝為:
配料一熔化一電磁攪拌一取樣一合金化一精煉一電磁攪拌— 取樣一轉爐一還料一乳制一熱處理一檢驗和包裝機械性能目標值如下:
完全退火狀態:抗拉強度:340^400 (Mpa);屈服強度:彡180 (MPa);延伸率:彡18 (%)不完全退火狀態:抗拉強度:38(T440 (Mpa);屈服強度:彡220 (MPa);延伸率:彡15 (%)由以上成分設計的鋁合金板材、鍛件等適合于制造壓力10.0MPa及以下的壓力容器、換熱器、空冷器和壓力管 道，以及船舶、橋梁吊籃、建筑裝飾、結構、樓梯、扶手等等。
權利要求
1.一種含硼的稀土鋁合金材料，其特征在于:其所述稀土鋁合金的合金成分為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。
2.如權利要求書I所述含硼的稀土鋁合金材料，其特征在于:按權利要求書I所述的化學成分進行熔煉的的鋁合金板材、管材和鍛件主要用于制造壓力容器、船舶、橋梁、建筑結構的設備。
全文摘要
一種含硼的稀土鋁合金材料，其特征在于其所述稀土鋁合金的合金成分為Mg:4.0～6.0%；Mn0.50～1.50%；Zr0.10～0.30%；RE(加入量)0.05～0.50%；B0.02～0.12%；Fe≤0.40%；Si≤0.40%；Cr≤0.40%；Cu≤0.40%；Zn≤0.40%；余量為Al。其特征在于按權利要求書1所述的化學成分進行熔煉的的鋁合金板材、管材和鍛件主要用于制造壓力容器、管道、船舶、橋梁、建筑結構的設備。
文檔編號C22C21/08GK103114228SQ20131007759
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者束潤濤 申請人:武漢市潤之達石化設備有限公司, 束潤濤