一种核工业用高强高韧薄壁管材及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114807699A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210587488.7C21D9/08(2006.01)(22)申请日2022.05.27B22D11/00(2006.01)B23P15/00(2006.01)(71)申请人西北铝业有限责任公司地址748111甘肃省定西市陇西县西郊(72)发明人章伟周霞李维忠杨旺成林茂赵蛟龙陈文辉张秋锦杨凤琦刘旭云(74)专利代理机构西安合创非凡知识产权代理事务所(普通合伙)61248专利代理师耿路(51)Int.Cl.C22C21/10(2006.01)C22C1/03(2006.01)C22C1/06(2006.01)C22F1/053(2006.01)权利要求书2页说明书7页(54)发明名称一种核工业用高强高韧薄壁管材及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种核工业用高强高韧薄壁管材及其制备方法，高强高韧薄壁管材包括Cu2.4‑2.8%、Mg2.5‑3.1%、Zn8.0‑9.0%、Zr0.14‑0.2%、Be0.0006‑0.0009%、Ti≤0.03%、Fe≤0.10%、Si≤0.05%、Cr≤0.05%、Mn≤0.10%，余量为Al，通过洗炉‑熔炼‑净化‑除气‑除渣‑铸造‑挤压‑辊矫‑淬火‑预拉伸的工艺路线生产管材。本发明方法生产的管材成品率较正向穿孔挤压生产的管材成品率提高了30%，并使机加工与变形有关的废品率小于10%，满足了薄壁零件加工的要求，且铝合金管材的组织性能均匀，无粗晶环、尺寸精度高、表面质量优良、韧性强、室温下横向拉伸性能更加优异，具有高强、高韧、良好的抗蚀性能，从而达到国际先进水平。CN114807699ACN114807699A权利要求书1/2页1.一种核工业用高强高韧薄壁管材，其特征在于：按重量百分比计，该合金成分为Cu2.4‑2.8%、Mg2.5‑3.1%、Zn8.0‑9.0%、Zr0.14‑0.2%、Be0.0006‑0.0009%、Ti≤0.03%、Fe≤0.10%、Si≤0.05%、Cr≤0.05%、Mn≤0.10%，余量为Al。2.一种根据权利要求1所述的核工业用高强高韧薄壁管材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）选用铝含量不低于99.7%的重熔用铝锭洗炉；（2）按元素组成选用纯度≥99.90%的高纯铝锭、一级废料、纯度≥99.90%的镁锭、纯度≥99.95%的锌锭、纯度≥99.90%的电解铜、Al‑3Zr合金、Al‑Ti‑B丝作为原材料，其中一级废料占比40‑60%；（3）将步骤（2）中所述高纯铝锭、锌锭和电解铜投入到电炉中，所述电炉炉膛温度≤900℃，熔炼温度为710‑760℃，待熔炼温度达到710℃时进行扒渣、加镁锭和Al‑3Zr合金；（4）使用氮氯混合气体吹入法进行熔体净化，吹入时间为10‑15min，精炼后扒渣，气体含量占熔体的比例≤1.2mL/kg；（5）将铝合金熔体依次通过在线除气和除渣设备，进行在线除气和过滤，除气后流盘处的氢含量≤0.1μg/g；（6）用99%的纯铝铺底，在铸造温度740‑750℃、铸造速度40‑50mm/min、铸造水压0.01‑0.04MPa的工艺条件下将铝合金熔体半连续铸造成铝合金空心铸锭，铸造时采用在线加入Al‑Ti‑B丝，在线加入速度为300‑400mm/min；（7）将铸造后的铝合金圆空心铸锭2小时内加热至400℃保温10h，然后升温至470‑475℃保温20小时，以40‑60℃/h随炉冷却至250℃再空冷至室温，将冷却后的铸锭内外表面车去偏析层4‑5mm，表面粗糙度≤Ra12.5，采用100%水浸探伤，将检验合格的铸锭切为铸块；（8）将铸块定温加热至400℃后送入挤压机的挤压筒中，并以挤压筒温度390‑400℃、模具定温410℃、挤压速度0.1‑0.2mm/s、挤压系数20.25的条件下将铸块反向挤压成管材；（9）将挤压成型的管材在470‑473℃的温度条件下固溶热处理，保温90min后进行淬火，淬火前水温10‑30℃，淬火后水温不超过40℃；（10）将淬火后的管材在4h内辊矫，以消除内应力和椭圆度，淬火后进行拉伸，拉伸率为0.5‑1.0%；（11）将辊矫后的管材在4h内进行人工时效处理，控制金属温度及保温时间为140±3℃/18h。3.根据权利要求2所述的一种核工业用高强高韧薄壁管材的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）一级废料加入量为45%。4.根据权利要求2所述的一种核工业用高强高韧薄壁管材的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）熔炼过程中开始熔化时向炉内撒入20‑25kg粉状熔剂，熔炼时需进行至少三次搅拌，每次搅拌时间≥15min，间隔10‑15min，加镁锭时采用加镁器将镁锭熔入熔体中。5.根据权利