一种压力容器用高性能5083铝合金中厚板及制造方法技术

一种压力容器用高性能5083铝合金中厚板及制造方法，其成分质量百分比为：Si 0.10

【技术实现步骤摘要】
一种压力容器用高性能5083铝合金中厚板及制造方法


[0001]本专利技术属于铝合金生产
，尤其涉及一种压力容器用高性能 5083铝合金中厚板及其制造方法。

技术介绍

[0002]压力容器是能够承受压力的密闭容器，按其功能可分为反应型、换热型、分离型和储运型，其通常在高于标准大气压的条件下服役，加工时需要进行较大程度的变形，且多用于盛装腐蚀性介质，因此对材料的强度、塑性和耐腐蚀性能均有较高的要求。
[0003]5083合金属于Al
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Mg系不可热处理强化铝合金，广泛应用于铝制焊接压力容器领域，其中5083
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H112态中厚板常用于制造高承压容器的筒体或结构件。该合金属于高镁型Al
‑
Mg合金。主要通过在Al基体中添加Mg 元素，产生明显的固溶强化效果来获得所需力学性能。随着Mg含量的增加，Mg元素会以β相(Al3Mg2)形式从铝基体中析出，因β相的腐蚀电位(
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1.085V)小于基体的腐蚀电位(
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0.812V)，β相会优先于Al基体被腐蚀，造成合金晶间腐蚀敏感性增加。当β相沿晶界连续析出时，会在晶界上形成腐蚀通道，降低合金的耐腐蚀性能。目前工业上制备5083
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H112 中厚板，多采用控制热轧终轧温度以获得要求的力学性能，但该工艺不易控制降温时的冷却速率，常导致β相优先在晶界析出，进而增加了合金的晶间腐蚀敏感性，且其在终轧温度均匀性控制方面存在不足，会导致板材不同部位的力学性能波动大。这些问题导致5083铝合金中厚板在耐腐蚀性要求高的压力容器领域未能广泛应用。因此，高性能5083合金中厚板产品的开发应兼顾提高强度、高塑性和高耐腐蚀等多方面要求。
[0004]中国专利CN109022952B公开了一种高强高耐晶间腐蚀5083铝合金及制备方法。其组分重量百分比为：4.39
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4.76％Mg，1.65
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1.83％Zn， 0.78％Mn，0.171
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0.196％，Zr，0.0029
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0.005％Sr，其余为Al和少量杂质元素。通过熔铸、均匀化退火、热压缩、热轧、稳定化退火获得成品板材。其拉伸强度达到343
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385MPa，延伸率达到14.7
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17.6％，晶间腐蚀的最大腐蚀深度为41.7μm
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72.1μm。在5083成分基础上添加Zn元素，可在晶界处形成τ(Mg
32
(Al，Zn)
49
)相来抑制β(Al3Mg2)相的生成，从而降低晶间腐蚀敏感性。但该方法需添加Zn、Zr、Sr等微量元素，而且工艺过程比较复杂，并不适合工业化生产。
[0005]中国专利CN109355535B公开了一种5083铝合金板材的制备方法。其组分重量百分比为：0.05
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0.10％Si，0.05
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0.30％Fe，Cu≤0.05％， 0.60
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0.70％Mn，4.5
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4.9％Mg，Cr≤0.1％，Zn≤0.01％，Ti≤0.05％，余量为 Al和少量杂质元素。通过熔铸，锯铣，热轧得到要求的成品厚度。后将冷却到室温的板材在85
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105℃条件下进行退火，随后立即进行低温预拉伸，得到成品板材。该方法通过低温退火和低温预拉伸处理，有效缓解了合金的应变时效效应，从而消除了合金预拉伸时表面的滑移线，提升板材的表面质量。但板材耐腐蚀性能没有提升。
[0006]综上所述，现有的5083铝合金中厚板产品无法满足高端压力容器用铝材所需要的高强度、高塑性和良好的耐腐蚀性能。

技术实现思路

[0007]针对现有压力容器用5083中厚板制备工艺难以兼顾强度和抗腐蚀性以及工艺成本较高的问题，本专利技术的目的在于提供一种压力容器用高性能 5083铝合金中厚板及其制造方法，所述的5083铝合金中厚板厚度 12
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100mm，具有高强度、高塑性和良好的腐蚀性能等特点，满足高性能压力容器对高性能铝材的需求，扩大铝合金在压力容器罐体、结构件、支撑件领域的应用。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0009]一种压力容器用高性能5083铝合金中厚板，其化学成分质量百分比为：Si 0.10
‑
0.16％，Fe 0.20
‑
0.24％，Cu＜0.08％，Mn 0.62
‑
0.69％，Mg 4.60
‑
4.80％，Cr 0.07
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0.10％，Zn<0.18％，Ti 0.01
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0.14％，Na<0.0003％，余量为Al以及其它不可避免杂质；且，Fe+Mn+Cr<1.05％。
[0010]本专利技术所述5083铝合金中厚板的抗拉强度Rm≥320MPa，屈服强度Rp0.2≥175MPa，延伸率A≥25％，抗剥落腐蚀等级均为PA级，晶间腐蚀失重量＜11mg/cm2。
[0011]在本专利技术所述5083铝合金中厚板的成分设计中：
[0012]Mg：本专利技术所述铝合金属于不可热处理强化铝合金，通过加入所限定含量的Mg，形成Mg在Al基体中的固溶体，达到固溶强化的效果。当 Mg的质量分数低于本专利技术所确定的范围时，其固溶强化效果不足以保证期望的性能。当Mg的质量分数高于本专利技术所确定范围时，合金的抗腐蚀能力显著下降，难以满足合金耐腐蚀性能要求。因此，在本专利技术所述铝合金对Mg的质量百分比限定在4.65
‑
4.80％。
[0013]Mn：添加Mn可以增加α(Al)基体中的弥散相(如Al6(MnFe))，弥散相具有钉扎位错和亚晶界的功能，可以有效抑制再结晶，引入亚结构强化，提升铝合金的强度。弥散相也可以使β相(Al3Mg2)的以更均匀的方式析出，提升合金的抗腐蚀和焊接性能，特别是合金的抗应力腐蚀性能。当 Mn的质量百分比大于本专利技术所确定范围时，会导致粗大第二相数量增多，对铝合金板材的塑性带来不利影响。因此，在本专利技术所述的铝合金中对 Mn的质量占比限定在0.62
‑
0.69％。
[0014]Cr：添加Cr元素同样可以达到抑制再结晶、控制晶粒组织和第二相强化的效果。固溶于铝中的Cr元素对铝的腐蚀电位几乎没有影响，少量的Cr元素能提高合金的耐蚀性能。但Cr元素易与Fe、Mn结合形成粗大结晶相，对板材塑性和成形性造成不利影响，因此，在本专利技术所述的铝合金中对Cr的质量占比限定在0.07
‑
0.10％。
[0015]Ti：在铸造阶段加入Ti元素主要起细化晶粒作用，通常以AlTiB0.2 形式添加到熔体中，当Ti的质量百分比小于0.01％时，Ti的晶粒细化作用不明显；当Ti的质量占比大于0.15％时，由于室温下Ti在α(Al)基体中的溶解度比较低，极易析出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力容器用高性能5083铝合金中厚板，其化学成分质量百分比为：Si 0.10
‑
0.16％，Fe 0.20
‑
0.24％，Cu＜0.08％，Mn 0.62
‑
0.69％，Mg 4.60
‑
4.80％，Cr 0.07
‑
0.10％，Zn<0.18％，Ti 0.01
‑
0.14％，Na<0.0003％，余量为Al以及其它不可避免杂质，且，Fe+Mn+Cr<1.05％。2.如权利要求1所述的压力容器用高性能5083铝合金中厚板，其特征在于，所述5083铝合金中厚板的抗拉强度Rm≥320MPa，屈服强度Rp0.2≥175MPa，延伸率A≥25％，抗剥落腐蚀等级均为PA级，晶间腐蚀失重量＜11mg/cm2。3.如权利要求1或2所述的压力容器用高性能5083铝合金中厚板的制造方法，其特征是，包括以下步骤：1)熔铸按照前述铝合金化学成分准备原材料，在720
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750℃的条件下进行熔炼，在熔体温度700
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730℃条件下经过在线精炼和过滤，要求熔体的H含量≤0.12ml/100gAl，并在熔体温度680
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾渝，刘俊涛，刘莹颖，杨兵，杨庚辰，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：