CN101956104A

CN101956104A - 一种新型抑爆材料

Info

Publication number: CN101956104A
Application number: CN 201010193059
Authority: CN
Inventors: 黄晓东
Original assignee: Shanghai Huapeng Explosion Proof Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Huapeng Explosion Proof Technology Co Ltd
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2011-01-26

Abstract

本发明涉及一种用于易燃易爆液体或气体储存器内的新型抑爆填充材料，该材料具有高延展性，同时还保持着合乎需要的高强度，该材料为网状或球状，具有蜂窝孔隙结构，其化学成分为：Si 0.05～0.15％(重量)，Cu 0.3～0.7％(重量)，Mn 0.8～1.1％(重量)，Mg 0.8～1.2％(重量)，Cr 0.1～0.5％(重量)，Mn和Cr的含量之和小于1.2％(重量)，Ti 0.03～0.18％(重量)，Fe小于0.2％(重量)，Zn 0.05～1％(重量)，余量为Al。

Description

一种新型抑爆材料

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀的用于易燃易爆液体或气体储存器内的抑爆填充材料，属于功能性铝合金材料。

背景技术

本公司的早期申请92102437.1公开了一种用于易燃易爆物品的抑爆材料，提供一种抑制容器内易燃流体燃烧与爆炸的网状和球状抑爆材料。该材料的化学重量百分比为：Mn为0.8～1.8，Fe为0.3～0.7，Si为0.3～0.6，Cu为0.1～0.2，Zn为0.1，Mg为0.03～0.1，Al为余量。网状抑爆材料由切缝并扩展之后的铝箔叠制或绕制成型，层与层之间的网格以相同方向交错叠合，若干网格相互间形成无序交错结构，为蜂窝状孔隙结构的若干层叠合体；球状抑爆材料由切缝并扩展之后的铝箔制成，外表面平滑，内部为蜂窝状孔隙结构。在实践中研究发现，这种材料的屈服强度、抗拉强度、延展率均有待于提高，脆性有待于降低，使用过程中易出现碎片，会造成油路堵塞等危险；而为了降低挤压成型的生产费用，降低挤压成型压力和提高挤压成型速度均要求优良的延展性。

由此可见，使用的铝合金抑爆材料必须具有高延展性，优异的耐腐蚀性，并具有合乎要求的强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于易燃易爆液体或气体储存器内的铝合金抑爆填充材料，该材料具有优异的耐腐蚀性和高延展性，同时还保持着合乎需要的高强度。根据本发明，抑爆材料中的各合金材料必须以各自规定的量存在，其原因如下：

硅Si通过沉淀硬化作用，提高铝合金的强度。当硅存在时，其强化作用是显著的。但是，过分的硅含量不仅提高合金的液相线温度，不利于合金的熔炼与铸造，而且降低抑爆材料的成形性。因此，较大的硅含量是不希望的，在本发明中，硅含量宜控制在0.05～0.15％(重量)。

铜Cu固溶强化合金基体相，能够促进材料的强度，所以铜的含量必须为0.3％(重量)或更高，但是，当铜含量超过0.7％(重量)时，会严重恶化合金材料的抗腐蚀性。因此，将铜的含量控制在0.3～0.7％(重量)。

锰Mn能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，显著细化再结晶晶粒，并通过MnAl₆溶解杂质铁，减小铁的有害影响。锰与镁相配合可提高材料的强度，但是过分的锰含量，将影响材料的延展性，所以锰含量必须为0.8～1.1％(重量)。

镁Mg与硅形成硅化镁化合相，沉淀在铝合金基体中提高强度。因此，镁含量必须大于0.8％(重量)，但是，镁含量大于1.2％(重量)将不进一步提供沉淀作用。

铬Cr的含量宜在0.1～0.5％(重量)之间，铬的增加使材料的耐腐蚀性增加，但是牺牲了材料的部分延展性，但是上述范围的铬使材料的延展性仍在可接受的范围内。并且，铬与锰配合可以抑制晶粒粗化，为此，其含量也应大于0.3％(重量)，因此，本发明铬含量为0.1～0.5％(重量)，优选0.3～0.5％(重量)。

Mn和Cr的含量之和必须不大于1.2％，以保证材料的强度得到提高，而不引起材料性能的负面影响。当Mn和Cr的含量之和超过1.2％时，粗颗粒的Al-Mn-Cr化合物的沉淀显著的降低材料的延伸率。

当抑爆材料的加工需要进行热轧或低温退火时，加入适量的锆Zr可以使产品产生完全的重结晶，从而增加材料的强度，但是随着锆元素的增加材料的可成形性下降，因此，锆的含量应小于0.08％(重量)。

钛Ti可以使结晶组织细化，抑制裂纹和其它缺陷的产生，加工时变形均匀，性能优异，成品强度和伸展率较高，将钛的含量控制在0.03～0.18％(重量)还可以使耐腐蚀性达到最佳，同时，当钛含量在0.03～0.05％(重量)范围内时，还可以保证抑爆材料的韧性。

硼(B)同样可以增加材料的强度和延伸率，但是其含量必须保持在一定的范围内，如0.0005～0.005％(范围)，以保证材料具有良好的韧性。

铁Fe是铝合金材料中不可避免存在的杂质元素，形成Al-Fe-Si化合物，以颗粒形状分散于合金基体中，引起延展性和耐腐蚀性的不希望的负面影响。因此，铁的含量应尽可能的低，考虑到实际操作的困难，铁含量的上限应不超过0.2％(重量)，优选控制在0.06～0.2％(重量)。

锌Zn的含量应维持在0.05～1％(重量)范围内，优选0.06～0.5％(重量)，进一步控制在0.1～0.2％(重量)范围内。

本发明提供一种用于易燃易爆液体或气体储存器内的铝合金抑爆填充材料，该材料具有优异的耐腐蚀性和高延展性，同时还保持着合乎需要的高强度，该材料为网状或球状，具有蜂窝孔隙结构，其化学成分为：Si 0.05～0.15％(重量)，Cu 0.3～0.7％(重量)，Mn 0.8～1.1％(重量)，Mg 0.8～1.2％(重量)，Cr0.1～0.5％(重量)，优选0.3～0.5％(重量)，Ti 0.03～0.18％(重量)，Fe小于0.2％(重量)，Zn 0.05～1％(重量)，余量为Al。

为了进一步增加材料的强度，还可以加入Zr小于0.08％(重量)。

本发明的抑爆材料增强了耐腐蚀性和延展性，不易出现碎片，避免了油路堵塞等危险。

具体实施方式

本发明是对本公司早期发明的改进，重点在于抑爆材料合金的基本组成，其具体制造方法不再赘述。

下面详细叙述材料的机械特性和耐腐蚀性与材料的组成的关系，研究结果参见下表。

合金材料的成分及含量列于表1，其中1-5为本发明的材料成分的实施例，A为现有技术的抑爆材料的成分。表中合金材料的组成用％(重量)表示，余量为铝和0.02％(重量)的不可避免的杂质。

表1抑爆材料的组成

合金材料	Si	Cu	Mn	Mg	Cr	Ti	Fe	Zn
									1	0.05	0.3	0.8	0.8	0.1	0.03	0.2	0.05
2	0.15	0.7	1.1	1.2	0.5	0.18	0.1	1
									3	0.15	0.3	1	1	0.3	0.1	0.06	0.06
4	0.15	0.3	0.9	0.85	0.4	0.15	0.1	0.07
									5	0.1	0.5	0.85	1.1	0.3	0.1	0.2	0.06
A	0.5	0.9	1.8	0.03	--	--	0.7	0.1

表2对本发明材料的性质进行评价，对每一种样品的机械强度和延伸率进行评价。

表2表1中抑爆材料的性质

合金材料	抗拉强度N/mm²	屈服强度N/mm²	延伸率％
				1	78.3	60.1	37.1
2	89.6	64.3	34.6
				3	88.3	64.1	34.6
4	89.0	65.8	35.0
				5	83.7	61.0	38.5
A	88.3	65.4	35.0

注：上述机械性能试验通过多用试验仪167500型按照欧洲标准进行。将试验中的参数E(模量)设置为70000N/mm²，在Rp之前的试验速度恒定在10N/mm²·sec，从Rp到出现断裂之间的试验为40％Lo/min，Lo为标准计量长度。

分析表2的数据可以得出，抑爆材料样品的机械强度和延伸率与材料的成分有关。铜的含量提高，材料的机械强度相应提高，但是耐腐蚀性随之下降；硅、锰、铬含量对材料的机械强度成正向影响，而对其延伸率成负向影响。

Claims

1.一种新型抑爆材料，该材料为网状或球状，具有蜂窝孔隙结构，其化学成分为：Si 0.05～0.15％(重量)，Cu 0.3～0.7％(重量)，Mn 0.8～1.1％(重量)，Mg 0.8～1.2％(重量)，Cr 0.1～0.5％(重量)，Mn和Cr的含量之和小于1.2％(重量)，Ti 0.03～0.18％(重量)，Fe小于0.2％(重量)，Zn 0.05～1％(重量)，余量为Al。

2.根据权利要求1所述的抑爆材料，其中还包括Zr，其含量小于0.08％(重量)。

3.根据权利要求1所述的抑爆材料，其中Fe含量控制在0.06～0.2％(重量)。

4.根据权利要求1所述的抑爆材料，其中Zn优选0.06～0.5％(重量)。

5.根据权利要求1所述的抑爆材料，其中Cr优选0.3～0.5％(重量)。

6.根据权利要求1所述的抑爆材料，还可以包括B，其含量在0.0005～0.005％(重量)之间。