【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属制造，具体涉及一种核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制备方法。
技术介绍
1、铝合金材料主要由铝、镁、锰、硅等元素组成，通过特殊的无缝管材生产工艺制造而成。在工业生产中，铝合金无缝管材被广泛应用于各种领域，例如航空航天、船舶、汽车、石油化工、建筑等。铝合金是由铝和其他金属或非金属元素组成的合金材料，具有以下优点:1、轻质高强：铝合金的密度较低，比一般的钢材轻，但是强度却高于许多钢材。2、耐腐蚀：铝合金表面可以形成一层氧化膜，能够有效地防止铝合金与环境中的氧气、水分等腐蚀性介质接触，从而提高了铝合金的耐腐蚀性。3、导热性能好：铝合金具有优良的导热性能，可以迅速的将热量传递出去，因此在制造散热器方面有很大的应用。4、良好的可加工性：铝合金无缝管材可以通过各种加工技术进行加工，例如冷拔、热轧、锻造等，可以满足不同领域对材料的分别要求。总之，铝合金无缝管材作为一种高性能的金属材料，在工业生产和科研技术中具有广泛的应用前景。
2、铝合金材料也存在缺点：1.不耐高温：铝合金的熔点较低，加热后容易变形。在高温环境下，铝合金的强度和硬度会下降。2.易磨损：铝合金的硬度相对较低，容易被划伤或磨损。3.刚性相对较差：铝合金的刚性不如钢材等金属材料，因此在需要高强度和刚性的场合使用铝合金可能不太合适。总体来说，铝合金具有轻质高强、耐腐蚀等优点，但是在高温环境下容易变形，刚性相对较差，需要根据具体使用场景进行选择。
3、随着核工业的蓬勃发展，对核工业用铝合金无缝管材的需求量也日益增大。用于低、中温水冷核反应堆燃
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种核工业用t6061 t6系列规格高纯高性能铝合金无缝管材及其制备方法，本专利技术在未使用对核工业用管材应用有害的晶粒细化元素(如：钛、硼等)的情况下，有效调整、优化铝合金铸锭中各元素的用量以及管材制备时的工艺条件，得到的铝合金无缝管材具有中等强度和延伸率，壁厚均匀，偏心率不超过5％，内外表面光滑，无起皮、擦伤、皱纹、重叠、裂纹、腐蚀斑点等缺陷。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：
3、一种核工业用高纯高性能铝合金无缝管材，该铝合金无缝管材制备时采用的铝合金铸锭中各元素的含量以质量百分比计，包括以下组分：
4、si 0.4％-0.8％，cu 0.15％-0.4％，mg0.8％-1.2％，cr0.15％-0.35％，fe≤0.5％，zn≤0.04％，ti≤0.04％，mn≤0.04％，ga≤0.04％，li≤0.0006％，cd≤0.001％，b≤0.001％，co≤0.001％，单个杂质≤0.02％，杂质总和≤0.15％，u与th的含量总和≤0.0002％，余量为铝。
5、为了更好的理解上述技术问题，本专利技术还提供了以下技术方案：
6、一种核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)熔炼：称取一定量的al99.996精铝锭、2202工业硅、阴极铜、mg锭、rj-6精炼剂、alti3c0.15作为原料，先将al99.996精铝锭放熔炼炉内，当熔炼炉加热至750±5℃时，加入原料总投入量0.5-0.7％的2202工业硅和原料总投入量0.2-0.3％的阴极铜,进行人工搅拌10-20min，后再电磁搅拌20-30min，熔炼炉内加入原料总投入量0.8-1.2％、纯度为99.95％的mg锭，辅以机械搅拌及人工搅拌；实现动态晶粒细化，确保组织均匀度，无死角；然后采用原料总投入量0.15-0.25％的rj-6精炼剂，精炼20-30min，熔炼炉内再充入高纯氩气后精炼30-40min；扒出浮渣，取样分析，并静置，待取样分析合格，完成熔炼，并温度控制740±5℃，得到熔炼料溶体；
8、(2)铸造：通过喂丝机向熔炉内熔炼料溶体中加入原料总投入量0.01-0.02％的alti3c0.15，之后熔炼料溶体经过在线精炼装置，再进行30+50ppi双级过滤，缓缓流入铸造盘中，通过挡板倾斜度控制熔体的流量，使铸造盘结晶器的熔体流量控制在50％，以延长熔体在除气箱内的时间，达到最佳除气效果；等铸盘内熔炼料溶体的高度超过所需液位高度5cm时，进行含氢量检测，保证熔炼料溶液的氢气含量<0.1ml/100g，然后开始起车铸造，得到铝合金铸锭，其铝合金铸锭的晶粒度达到ι级。所述喂丝机的速度控制为1.5±0.2m/min，并采用双股喂丝；所述线精炼装置采用氩气进行在线精炼除气，除气是在200-300转/分钟的电磁搅拌转速下进行，氩气气源压力控制为0.3mpa-0.6mpa，氩气工作压力控制为0.2mpa，氩气总流量控制为4.5-5m3/h；所述起车铸造采用热顶铸造方式制备铝合金铸锭，铸造速度为50-70mm/min，冷却水流量控制在100-130m3/h；制得的铝合金铸锭的直径为φ275-277mm；所述铸造工序中，铸造温度控制在740±5℃；冷却水水温为20-25℃；流量：初始20m3/h，正常100m3/h，流量从初始到正常时间间隔160±10秒；铸造速度：起步15mm/min，正常50mm/min，铸造速度从起步到正常其间隔时间160±10秒；
9、(3)铸锭均质处理：具体将所述铝合金铸锭加热到535±5℃，保温12～16h后，自然冷却；
10、(4)车皮：保证单边车皮量≥2mm，直线度≤0.5mm，刀痕深度≤0.20mm；
11、(5)挤压：将长度为300-400mm的所述铝合金圆铸棒进行预热，预热至400℃-490℃，采用二段式连接器联接结构的穿孔针，在挤压机中挤压成外径为φ35-110mm，壁厚为9-12mm的无缝管材；在挤压处理时，采用高温、快速挤压的工艺方式，防止管材表面晶粒粗大。模具温度为450℃-480℃，挤压筒的温度为430-450℃，挤压系数为12-50，挤压速度为1m/min-3m/min，挤压残料为35-40mm；在每批次管材挤压前，采用挤压机双驱动结构模式两向清理机构，对挤压筒内壁在挤压过程中形成的压余进行径向、轴向两向清理，确保管材表面质量，挤压出后自然冷却。
12、(6)固溶淬火及时效处理：将挤压后的铝合金管材进行淬火处理，淬火处理的温度为525℃-530℃，保温时间为40-90分钟；之后采用快速淬火炉升降系统进行淬火，淬火入水时间<12秒。最后依次进行矫直、时效处理，时效处理的温度为170℃-180℃，保温时间为8-12小时；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种核工业用高纯高性能铝合金无缝管材，其特征在于：所述铝合金无缝管材制备时采用的铝合金铸锭中各元素的含量以质量百分比计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制造方法，其特征在于：具体制造流程为：熔炼→铸造→铸锭均质→车皮处理→挤压→固溶淬火→矫直→人工时效。
3.根据权利要求2所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制造方法，其特征在于：所述熔炼工序具体为：称取一定量的Al99.996精铝锭、2202工业硅、阴极铜、Mg锭、RJ-6精炼剂、AlTi3C0.15作为原料，先将Al99.996精铝锭放熔炼炉内，当熔炼炉加热至750±5℃时，加入原料总投入量的0.5-0.7％的2202工业硅和原料总投入量0.2-0.3％的阴极铜,进行人工搅拌10-20min后，再电磁搅拌20-30min，后熔炼炉内加入原料总投入量的0.8-1.2％、纯度为99.95％的Mg锭，辅以机械搅拌及人工搅拌；然后采用原料总投入量的0.15-0.25％的RJ-6精炼剂，精炼20-30min，熔炼炉内再充入高纯氩气后精炼30-40min，扒出浮渣，
4.根据权利要求2或3所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制造方法，其特征在于：所述铸造工序具体为：通过喂丝机向熔炉内熔炼料溶体中加入原料总投入量的0.01-0.02％的AlTi3C0.15，之后熔炼料溶体经过在线精炼装置，再进行双级过滤，并缓缓流入铸造盘中，通过挡板倾斜度控制熔体的流量，使铸造盘结晶器的熔体流量控制在50％，等铸盘内熔炼料溶体的高度超过所需液位高度5cm时，进行含氢量检测，保证熔炼料溶液的氢气含量<0.1ml/100g，然后开始起车铸造，得到铝合金铸锭；所述喂丝机的速度控制为1.5±0.2m/min，并采用双股喂丝；所述线精炼装置采用氩气进行在线精炼除气，除气是在200-300转/分钟的电磁搅拌转速下进行，氩气气源压力控制为0.3Mpa-0.6Mpa，氩气工作压力控制为0.2Mpa，氩气总流量控制为4.5-5m3/h；所述起车铸造采用热顶铸造方式制备铝合金铸锭，铸造速度为50-70mm/min，冷却水流量控制在100-130m3/h；制得的铝合金铸锭的直径为Φ275-277mm；所述铸造工序中，铸造温度控制在740±5℃；冷却水水温为20-25℃；流量：初始20m3/h，正常100m3/h，流量从初始到正常时间间隔160±10秒；铸造速度：起步15mm/min，正常50mm/min，铸造速度从起步到正常其间隔时间160±10秒。
5.根据权利要求2所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制造方法，其特征在于：所述铸锭均质处理工序具体为：将所述铝合金铸锭加热到535±5℃，保温12～16h后，自然冷却。
6.根据权利要求2所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制造方法，其特征在于：车皮处理时保证单边车皮量≥2mm，直线度≤0.5mm，刀痕深度≤0.20mm。
7.根据权利要求2所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制造方法，其特征在于：所述挤压工序包括：将长度为300-400mm的所述铝合金圆铸棒预热至400℃-490℃，在挤压机中挤压成外径为35-110mm，壁厚为9-12mm的无缝管材；在挤压处理时，模具温度为450℃-480℃，挤压筒的温度为430-450℃，挤压系数为12-50，挤压速度为1m/min-3m/min，挤压残料为35-40mm，挤压出后自然冷却，得到铝合金管材。
8.根据权利要求2所述的核工业用高纯高性能铝合金管材的制备方法，其特征在于：所述固溶淬火为：处理的铝合金圆管材温度为525℃-530℃，保温时间为40-90分钟，之后采用快速淬火炉升降系统进行淬火处理，淬火入水时间<12秒。
9.根据权利要求2所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制备方法，其特征在于：矫直时采用11辊立式矫直机，在12小时之内矫直完毕，矫直后的管材直线度在1mm/m之内。
10.根据权利要求2所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制备方法，其特征在于：所述人工时效处理为：铝合金管材温度170℃-180℃，保温时间为8-12小时。
...【技术特征摘要】
1.一种核工业用高纯高性能铝合金无缝管材，其特征在于：所述铝合金无缝管材制备时采用的铝合金铸锭中各元素的含量以质量百分比计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制造方法，其特征在于：具体制造流程为：熔炼→铸造→铸锭均质→车皮处理→挤压→固溶淬火→矫直→人工时效。
3.根据权利要求2所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制造方法，其特征在于：所述熔炼工序具体为：称取一定量的al99.996精铝锭、2202工业硅、阴极铜、mg锭、rj-6精炼剂、alti3c0.15作为原料，先将al99.996精铝锭放熔炼炉内，当熔炼炉加热至750±5℃时，加入原料总投入量的0.5-0.7％的2202工业硅和原料总投入量0.2-0.3％的阴极铜,进行人工搅拌10-20min后，再电磁搅拌20-30min，后熔炼炉内加入原料总投入量的0.8-1.2％、纯度为99.95％的mg锭，辅以机械搅拌及人工搅拌；然后采用原料总投入量的0.15-0.25％的rj-6精炼剂，精炼20-30min，熔炼炉内再充入高纯氩气后精炼30-40min，扒出浮渣，取样分析，并静置，待取样分析合格，完成熔炼，并温度控制740±5℃，得到熔炼料溶体。
4.根据权利要求2或3所述的核工业用高纯高性能铝合金无缝管材的制造方法，其特征在于：所述铸造工序具体为：通过喂丝机向熔炉内熔炼料溶体中加入原料总投入量的0.01-0.02％的alti3c0.15，之后熔炼料溶体经过在线精炼装置，再进行双级过滤，并缓缓流入铸造盘中，通过挡板倾斜度控制熔体的流量，使铸造盘结晶器的熔体流量控制在50％，等铸盘内熔炼料溶体的高度超过所需液位高度5cm时，进行含氢量检测，保证熔炼料溶液的氢气含量<0.1ml/100g，然后开始起车铸造，得到铝合金铸锭；所述喂丝机的速度控制为1.5±0.2m/min，并采用双股喂丝；所述线精炼装置采用氩气进行在线精炼除气，除气是在200-300转/分钟的电磁搅拌转速下进行，氩气气源压力控制为0.3mpa-0.6mpa，氩气工作压力控制为0.2mpa，氩气总流量控制为4.5-5...
【专利技术属性】
技术研发人员：许丹娣，秦丽艳，李春生，潘洪波，李春，孙建刚，
申请(专利权)人：大为材料包头有限公司，
类型：发明
国别省市：
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