【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金，具体而言，涉及一种储舱用铝合金板材及其制备方法、焊接接头。
技术介绍
1、在节能减排的背景下，商用船舶领域开始使用对环境更加友好，碳排放更低的液化天然气(lng)作为动力燃料。由于lng为低温液体，因此需要特殊的储舱进行存储，而铝合金具有较好的低温性、耐蚀性以及高比强度等特点，因此，铝合金不仅能够适应lng的储存服役，还能够有效降低船体的重量，从而提高航速并节约燃料，因此铝合金是极佳的lng储舱用材。
2、目前，最常用的船用铝合金材料为5083铝合金，该合金的主要合金化元素是mg。mg元素虽然能够有效提高铝合金材料的强度，但如果以连续析出的形式存在于铝合金材料的微观组织内，则会显著恶化铝合金材料的耐蚀性能。因此，多数5083合金的生产均伴随着复杂的退火工艺和稳定化处理工艺来调控mg元素的析出行为，以达到力学性能、耐蚀性能、低温性能和焊接性能的平衡。并且，若想要获得更高强度的铝合金材料，还需要添加更多的mg元素，而这将会打破力学性能与耐蚀性能之间的平衡，从而缩窄了铝合金材料的制备工艺窗口，进而提高了铝合金材料的加工难度与成本。
3、相较于普通的5083船用合金，lng用5083合金在力学性能上提出了更高的要求。根据国际主流船级社力学性能要求可知，普通5083船用材的抗拉强度要求为275mpa以上，屈服强度为125mpa以上，伸长率为16％以上。而lng用5083材料的抗拉强度要求为310mpa以上，屈服强度为140mpa以上，伸长率为20％以上。
4、此外，针对lng用铝合
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种储舱用铝合金板材及其制备方法、焊接接头，以解决现有技术中铝合金加工流程复杂、制备效率较低、成本较高以及低温下性能较差等问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种储舱用铝合金板材，以质量百分比计，储舱用铝合金板材包括以下元素：0.05～0.10％的si、0.10～0.20％的fe、0.70～0.85％的mn、4.60～5.50％的mg、0.10～0.15％的cr和≤0.05％的cu，余量为al；其中，室温下，储舱用铝合金板材的抗拉强度为320～350mpa、屈服强度为160～180mpa、伸长率为23～27％；零下163℃下，储舱用铝合金板材的抗拉强度为370～390mpa、屈服强度为180～195mpa、伸长率为35～39％；零下163℃至室温时，储舱用铝合金板材的平均热膨胀系数＜22×10-6/℃。
3、进一步地，cr和mn的质量比为1：7～1：8，和/或mn和mg的质量比为1：6～1：7。
4、进一步地，储舱用铝合金板材中al6mn相的形态为不规则颗粒状和针状，和/或al6mn相的面积百分含量为4～5％。
5、进一步地，储舱用铝合金板材的厚度为8～40mm，和/或储舱用铝合金板材的晶间腐蚀失重≤8mg/cm2，和/或储舱用铝合金板材的剥落腐蚀程度≥pb级。
6、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种上述储舱用铝合金板材的制备方法，该制备方法包括：步骤s1，将铝合金原料进行熔炼和半连续铸造，得到铝合金铸锭；步骤s2，将铝合金铸锭进行均匀化处理，得到均匀化处理后铝合金铸锭；步骤s3，将均匀化处理后铝合金铸锭进行热轧处理，得到铝合金热轧板；以及步骤s4，将铝合金热轧板依次进行第一冷却和第二冷却，得到储舱用铝合金板材；其中，步骤s2中，均匀化处理的温度为490～510℃；步骤s3中，热轧处理的终轧温度为320～350℃；步骤s4中，第一冷却的冷却速率为10～15℃/h，第二冷却的初始温度为230～240℃。
7、进一步地，上述步骤s2中，均匀化处理的时间为18～24h；和/或均匀化处理后铝合金铸锭的微观组织存在长度为1～3μm的针状al6mn相，和/或针状al6mn相的面积百分含量为2.0～2.5％。
8、进一步地，上述步骤s3中，铝合金热轧板的厚度为8～40mm。
9、进一步地，上述步骤s4中，第二冷却的冷却速率为50～100℃/h。
10、根据本专利技术的又一个方面，提供了一种焊接接头，在惰性气体保护气氛中，由铝合金板材经电弧熔化焊后得到，铝合金板材为上述的储舱用铝合金板材。
11、进一步地，焊接接头的抗拉强度为290～310mpa，和/或焊接接头的屈服强度为135～150mpa，和/或焊接接头的伸长率为12～15％。
12、应用本专利技术的技术方案，本申请通过控制各元素的含量在以上范围内，尤其是控制较低的si与fe含量，从而能够减少熔炼过程中fe元素形成的粗大alfe化合物的含量；较高的mg含量能够提高材料的强度，较低的si含量能够减少与mg形成的mg2si化合物的含量，较少的mg元素消耗量能够减弱其对固溶强化效果的影响。且在mg含量较高的条件下，控制cu元素含量在以上范围，能够减少alcumg化合物的形成，从而提高腐蚀性能。较高含量的mn元素能够在均匀化处理中析出针状al6mn相，并用来钉扎焊接过程中的再结晶晶界，细化焊缝组织，从而提高储舱用铝合金板材的焊接强度。本申请在不添加稀土元素改性、不明显改动传统船用铝合金成分组成、不使用复杂先进制备技术与强化机理的基础上，通过充分利用现有合金元素的强化效果，提高了储舱用铝合金板材在常温和零下163℃的抗拉强度、屈服强度、伸长率与焊接强度，从而使其能够应用于lng储舱这一高附加值、高精尖的领域。
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1.一种储舱用铝合金板材，其特征在于，以质量百分比计，所述储舱用铝合金板材包括以下元素：0.05～0.10％的Si，0.10～0.20％的Fe，0.70～0.85％的Mn，4.60～5.50％的Mg，0.10～0.15％的Cr，≤0.05％的Cu，余量为Al；
2.根据权利要求1所述的储舱用铝合金板材，其特征在于，所述Cr和所述Mn的质量比为1：7～1：8，和/或所述Mn和所述Mg的质量比为1：6～1：7。
3.根据权利要求1或2所述的储舱用铝合金板材，其特征在于，所述储舱用铝合金板材中Al6Mn相的形态为不规则颗粒状和针状，和/或所述Al6Mn相的面积百分含量为4～5％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的储舱用铝合金板材，其特征在于，所述储舱用铝合金板材的厚度为8～40mm，和/或所述储舱用铝合金板材的晶间腐蚀失重≤8mg/cm2，和/或所述储舱用铝合金板材的剥落腐蚀程度≥PB级。
5.一种权利要求1至4中任一项所述储舱用铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述铝合金热轧板的厚度为8～40mm。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述第二冷却的冷却速率为50～100℃/h。
9.一种焊接接头，在惰性气体保护气氛中，由铝合金板材经电弧熔化焊后得到，其特征在于，所述铝合金板材为权利要求1至4中任一项所述的储舱用铝合金板材。
10.根据权利要求9所述的焊接接头，其特征在于，所述焊接接头的抗拉强度为290～310MPa，和/或所述焊接接头的屈服强度为135～150MPa，和/或所述焊接接头的伸长率为12～15％。
...【技术特征摘要】
1.一种储舱用铝合金板材，其特征在于，以质量百分比计，所述储舱用铝合金板材包括以下元素：0.05～0.10％的si，0.10～0.20％的fe，0.70～0.85％的mn，4.60～5.50％的mg，0.10～0.15％的cr，≤0.05％的cu，余量为al；
2.根据权利要求1所述的储舱用铝合金板材，其特征在于，所述cr和所述mn的质量比为1：7～1：8，和/或所述mn和所述mg的质量比为1：6～1：7。
3.根据权利要求1或2所述的储舱用铝合金板材，其特征在于，所述储舱用铝合金板材中al6mn相的形态为不规则颗粒状和针状，和/或所述al6mn相的面积百分含量为4～5％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的储舱用铝合金板材，其特征在于，所述储舱用铝合金板材的厚度为8～40mm，和/或所述储舱用铝合金板材的晶间腐蚀失重≤8mg/cm2，和/或所述储舱用铝合金板材的剥落腐蚀程度≥pb级。
5.一种权利要求1至4中任一项所述储舱用铝合金板材的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，赵丕植，王瑞雪，刘庆永，刘贞山，王能钧，
申请(专利权)人：中铝材料应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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