一种高强度高疲劳性能6系铝合金、气瓶及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强度高疲劳性能气瓶用6系铝合金及气瓶的制备方法，包括：洗炉、冶炼、精炼、除气、过滤、铸造、均匀化热处理、超声波探伤、热轧、冷轧、再结晶退火，制成4.0mm厚铝合金卷材后经开平、落料、冲压、两次拉深成形后再对气瓶进行固溶及时效处理；该方法将6系材料的Mg2Si强化相配置到最大固溶量1.85％以上，提高后期强度；冶炼前先进行洗炉除杂，冶炼时严控铝液氢含量和渣含量，降低冶金缺陷；均匀化热处理采用高温处理使铸锭第二相细化到平均尺寸为10μm以下，降低粗大第二相对疲劳破坏的影响；冷轧段冷轧加工率70％以上，细化了退火后的基材晶粒；制得的气瓶在550

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高疲劳性能6系铝合金、气瓶及其制备方法


[0001]本专利技术属于铝合金加工
，具体涉及一种高强度高疲劳性能6系铝合金。

技术介绍

[0002]铝合金气瓶广泛应用于电子、医疗、潜水、化工、冶金等领域；铝合金气瓶内主要用来充装标准气体、标准混合气体、特种混合气体、超纯气体、氧气以及二氧化碳等气体，并且可用于煤气、一氧化碳气体的充装；由于铝合金气瓶的使用条件的要求，铝合金气瓶需要具有高强度和高疲劳性能。
[0003]气瓶在结构失效中，最为常见的一种形式就是疲劳失效。截止目前，用现代的技术是不能及时的发现疲劳失效的。通常在发生疲劳破坏时，材料的屈服极限值以及抗拉强度都会高于此时应力的最大值，所以对裂纹断裂来讲，它常常是没有任何征兆的发生，属于一种低应力断裂。所以，应当及时的预防在工业领域中发生的疲劳失效现象，避免人力、财力以及物力出现损失。“疲劳破坏”在现实中非常常见。据统计，在气瓶的破坏中，50％
‑
85％属于疲劳破坏。气瓶属于可移动压力容器，因疲劳破坏往往具有突发性、毫无征兆，因此其疲劳性能是气瓶安全使用的关键所在。
[0004]根据GB11640
‑
2011《铝合金无缝气瓶》的要求，目前铝合金无缝气瓶的疲劳检测循环次数12000次为合格标准，但事实上大多疲劳循环次数在12000至13000次之间。随着工业技术的进步，人们对铝合金气瓶的工作压力、疲劳寿命提出了更高的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种有效的高强度高疲劳性能6系铝合金。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种高强度高疲劳性能6系铝合金，所述6高强度高疲劳性能6细铝合金通过以下步骤制备而成：
[0008]S1、洗炉，将99.70％铝锭装入熔炼炉内进行熔炼，熔炼一段时间后，将铝液排空；
[0009]S2、熔炼，将原料置于熔炼炉中进行熔炼，待熔炼炉内温度达到750
‑
760℃后，熔炼得到铝合金熔液，然后将铝合金熔液转移至精炼炉中；
[0010]S3、精炼，向精炼炉内通入氯气和氩气进行精炼，对精炼炉进行两次精炼，每次精炼40分钟，中间静置60分钟，两次精炼完成后测熔体氢含量小于0.25mL/100gAl时再静置30分钟；
[0011]S4、除气过滤，完成S3后，向除气炉内通入氩气和氯气进行除气，同时在线添加晶粒细化剂5Ti
‑
0.2B，再依次采用30ppi陶瓷过滤板和60ppi陶瓷过滤板进行两级过滤，得到铝合金净化液；铝合金净化液中氢含量为0.1mL/100gAl以下，流槽夹杂物含量＜0.02mm2/kg；
[0012]S5、铸造，完成S4后，将经过扒渣后的铝合金净化液铸造成铝合金铸锭，铝合金铸
锭厚度为650mm；
[0013]S6、均匀化热处理，将步骤S5得到的铝合金铸锭经过锯切、铣面后置入加热炉中均匀化热处理，将加热炉的炉气温度设置为600℃，待金属温度控制在560℃时，加热炉的炉气温度调整到570
±
3℃，保温20h；
[0014]S7、热轧，将经过均匀化热处理后的铝合金铸锭经过超声波探伤后，对符合要求的铝合金铸锭进行热轧，热轧时，炉温预热至520℃，待铝合金铸锭料温达到480℃后进行热粗轧，粗轧至厚度为28.0mm，再热精轧一道次热轧至14.0mm得到热轧带材；终轧温度260℃
‑
270℃，热轧结束后进行风冷；
[0015]S8、冷轧退火，将步骤S7得到的热轧带材经过多道次冷轧后得到4.0mm厚的冷轧带材，对冷战带材清洗后进行完全退火，退火金属温度为360
±
3℃，保温2h进行退火，退火处理后得到铝合金基材。
[0016]优选的，所述原料包括已以下质量百分比的化学成分：Si＝0.73
‑
0.78％，Fe≤0.22％，Cu＝0.15
‑
0.25％，Mn≤0.05％，Mg＝1.12
‑
1.18％，Cr＝0.18
‑
0.23％，Zn≤0.05％，Ti＝0.02
‑
0.03％，Al及其他不可避免的元素，所述其他不可避免的单个元素≤0.05％，合计≤0.15％。
[0017]优选的，所述S2添加原料时，添加的铝锭中的Al含量为99.85％以上，且不添加返回铝料或废铝料。
[0018]优选的，所述S3中，精炼炉采用美国Almex熔铝精炼炉，所述熔铝精炼炉的1#和3#转子通氩气流量为1.0
±
0.2m3/h，2#转子通氯气流量为0.05
±
0.0.01m3/h，4#转子不通氯气。
[0019]优选的，所述S4中，铝合金净化液中氢/AL为0.1mL/100g以下，流槽夹杂物含量＜0.02mm2/kg。
[0020]优选的，所述S6中锯切、铣面的过程为，锯铝合金锭底部300m、项部200mm，切好后底部取20mm厚，用金相显微镜在250倍下对显微组织进行分析，测量残留第二相的尺寸，第二相平均尺寸为10μm以下，最大尺寸为15μm以下；铣面要求上下面各铣15mm，侧面各铣10mm，要求光滑洁净；
[0021]所述S7中铝合金铸锭超声波探伤要求达A级以上。
[0022]与现有技术相比，本专利技术提供的高强度高疲劳性能6系铝合金的有益效果如下：
[0023]1、本专利技术在制备高强度高疲劳性能6系铝合金时，通过降低杂质含量、除气操作以及铝合金铸锭探伤操作提升冶金质量：
[0024]1)、本专利技术在利用熔炼炉进行熔炼前，使用99.70％铝锭对熔炼炉进行洗炉操作，从而洗去熔炼炉内残留的Fe、Mn等杂质元素，以避免本申请中生产高强度高疲劳性能6系铝合金中的Fe、Mn等含量超标；
[0025]2)、本专利技术在精炼工艺中，进行两次精炼，并进行两次除气和两次过滤，并在铸造时对除气炉扒渣，从而进一步对铝合金熔液进行除杂净化；
[0026]3)、本专利技术在除气过滤环节，采用氩气和少量的氯气进行精炼和除气不仅能有效去除铝熔体中的氢，而且还有很好的除去碱金属效果控制铝合金净化液中氢含量及夹杂物含量，使流槽氢含量达到0.1mL/100gAl以下，流槽夹杂物含量＜0.02mm2/kg。上述氢含量和渣含量的两项关键控制有效去除了铝合金熔体中的有害气体和非金属夹杂，提高了材料的
冶金质量，从而降低气瓶在服役过程中因疏松或夹渣造成的应力集中而致使产生疲劳源以及裂纹源的可能性，大大提升气瓶的疲劳性能。
[0027]2、本专利技术6系材料合金成分配比中将材料中的主强化元素Mg和Si在保证Si元素有剩余0.1％的基础上将Mg2Si配置为1.85％，使之主要强化相Mg2Si相达到Mg2Si的最大溶解度，从而实现材料的高强度。
[0028]3、本专利技术在均匀化热处理工艺中，铸锭打孔测温，炉气温度600℃，待金属温度达560℃时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度高疲劳性能6系铝合金，其特征在于，所述高强度高疲劳性能6系铝合金通过以下步骤制备而成：S1、洗炉，将99.70％铝锭装入熔炼炉内进行熔炼，熔炼一段时间后，将铝液排空；S2、熔炼，将原料置于经S1洗炉后的熔炼炉中进行熔炼，熔炼得到铝合金熔液，然后将铝合金熔液转移至精炼炉中；S3、精炼，向精炼炉内通入氯气和氩气进行精炼，对精炼炉进行两次精炼，每次精炼40分钟，中间静置60分钟，两次精炼完成后测熔体氢含量小于0.25mL/100gAl时再静置30分钟；S4、除气过滤，完成S3后，向除气炉内通入氩气和氯气进行除气，同时在线添加晶粒细化剂5Ti
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0.2B，再依次采用30ppi陶瓷过滤板和60ppi陶瓷过滤板进行两级过滤，得到铝合金净化液；铝合金净化液中氢含量为0.1mL/100gAl以下，流槽夹杂物含量＜0.02mm2/kg；S5、铸造，完成S4后，将经过扒渣后的铝合金净化液铸造成铝合金铸锭，铝合金铸锭厚度为650mm；S6、均匀化热处理，将步骤S5得到的铝合金铸锭经过锯切、铣面后置入加热炉中均匀化热处理，将加热炉的炉气温度设置为600℃，待金属温度达到560℃时，加热炉的炉气温度调整到570
±
3℃，保温20h；S7、热轧，将经过均匀化热处理后的铝合金铸锭经过超声波探伤后，对符合要求的铝合金铸锭进行热轧，热轧时，炉温预热至520℃，待铝合金铸锭料温达到480℃后进行热粗轧，粗轧至厚度为28.0mm，再热精轧一道次热轧至14.0mm得到热轧带材；终轧温度260℃
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270℃，热轧结束后进行风冷；S8、冷轧退火，将步骤S7得到的热轧带材经过多道次冷轧后得到4.0mm厚的冷轧带材，对冷战带材清洗后进行完全退火，退火金属温度为360
±
3℃，保温2h进行退火，退火处理后得到铝合金基材。2.根据权利要求1所述的高强度高疲劳性能6系铝合金，其特征在于，所述原料包括已以下质量百分比的化学成分：Si＝0.73
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋喜波，柴明科，李克振，
申请(专利权)人：河南明晟新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：