CN107488797A - 一种铝钛合金抑爆材料的制备方法 - Google Patents

一种铝钛合金抑爆材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝钛合金抑爆材料的制备方法，属于抑爆材料技术领域。本发明中铝镁合金抑爆材料中添加锰铁矿成分，锰能阻止镁铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，细化再结晶晶粒，通过化合物弥散质点阻碍再结晶晶粒的长大，粒度减小，铬与锌都对镁铝合金有抑制作用，使得镁铝合金受到外部作用力得到更多受力点得以分散，从而提高其抗冲击性和耐压性。稻壳成分的在高温条件下会被氯化锌活化，使木质纤维素成分发生润胀，逐渐转变成胶状物质，同时还伴随着水解和氧化作用，使高聚物变为短链分子，还会形成混合均匀的塑性物质，胶状塑性物质分散在镁铝合金结晶相空隙之中，能够起到减压的作用，因而达到增强抗压性的目的。

Description

一种铝钛合金抑爆材料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种铝钛合金抑爆材料的制备方法，属于抑爆材料技术领域。 背景技术
众所周知，汽油、柴油、煤油、航空油、液化气、天然气、丙烷等易燃易爆液(气)体在生产、运输、存储及使用过程中，由于安全措施不当或意外而导致燃烧和爆炸事故，往往造成重大的财产损失和人员伤亡。因此各国相继研发抑爆材料和产品，提高易燃易爆液(气)体在生产、使用及储运过程中的安全性问题，防止危化学品的火灾爆炸。
美国一开始在军事油品的安全和储运中使用聚氨酯泡沫抑爆材料，后来在使用过程中发现它的化学稳定性差，很快就被铝合金抑爆材料所取代。
目前的抑爆材料以铝合金抑爆材料为主。易燃易爆流体贮存容器中放置铝合金抑爆材料后，由于抑爆材料叠层中的网眼组成蜂窝状结构，把油箱内腔分成许多很小的“小隔室”，这些“小隔室”可以遏制火焰的传播，同时，这种蜂窝状结构在单位体积具有较好的导热性，要以迅速地将燃烧释放出来的绝大部分热量吸收掉，使燃烧反应后的最终温度大大降低，反应气体的膨胀程度为缩小，容器的压力值增高不大。因此铝合金抑爆材料具有良好的抑爆性能。
但目前的抑爆材料的缺点是材料内部结晶大，不紧密，硬脆，没有轫性和延伸性，容易断裂，掉碎渣。而且整个蜂窝网状材料置在油箱中，由于箱内油的晃动冲压，极易造成抑爆材料的塌陷，即整个蜂窝网状的压缩，导致其失去抑爆功能，且整个蜂窝网状在塌陷过程中会受压破碎掉渣，掉渣会严重地将油箱油路堵塞，经常造成油路点火不着，严重影响质量。
克服上述缺陷，是多年来各国急迫解决的问题。因此，发明一种具有优异抗压性能的铝钛合金抑爆材料对该领域具有积极意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前抑爆材料抗压性差导致易塌陷，掉碎渣的缺陷，提供了一种铝镁合金抑爆材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，称取30～40份镁粉、8～10份锌粉、4～5g份铬粉，分别用铝箔包裹，放入烘箱中干燥后备用；
（2）按重量份数计，称取80～100份锰铁矿石、60～80份稻壳，放入磨石机中研磨，过标准筛得到混合粉料，用400～500mL盐酸浸泡5～7块报废电路板后，得到浸泡液，将混合粉料加入浸泡液中在高速分散机中高速分散，得到分散粉料；
（3）按重量份数计，称取90～100份的铝锭，用磨砂纸对铝锭进行打磨，以去除表面的氧化皮及油污，将坩埚放入电阻炉中，设定电阻炉温度，当电阻炉温度升至一定温度时，将铝锭放入坩埚，铝锭开始熔化后，再将炉温设定一定值，当温度升至一定值时，加入用铝箔包裹的铬粉、镁粉、锌粉，保温熔融；
（4）调节电阻炉温度降温，向坩埚中加入分散粉料，保温，得到熔体，最后将氩气通入熔体精炼，通气，调节电阻炉降温，退火，再将熔体注入带有连通孔的模具之中，冷却，出料，得到铝镁合金抑爆材料。
步骤（1）所述的烘箱温度为200～250℃，干燥时间为1～2h。
步骤（2）所述的标准筛规格为200目，盐酸质量分数为10%，研磨时间为2～3h，浸泡时间为2～3h高速分散机转速为700～800r/min，分散时间为30～40min。
步骤（3）所述的先设定的电阻炉温度为800～850℃，铝锭放入坩埚时温度为600℃，再设定炉温为900～1000℃，加入用铝箔包裹的铬粉、镁粉、锌粉时温度为900℃，保温熔融时间为1h，其间每隔10分钟搅拌一次。
步骤（4）所述的降温后的温度为720～730℃，保温时间为30～40min，其间每隔5分钟搅拌一次，控制通气时间为5～10min，通气速率为100mL/min，降温后温度为500～550℃再退火。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中铝镁合金抑爆材料中添加锰铁矿成分，锰能阻止镁铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，细化再结晶晶粒，细化再结晶晶粒通过化合物弥散质点阻碍再结晶晶粒的长大，镁铝合金结晶粒度的减小，其他添加元素如铬与锌都对镁铝合金的再结晶形核和长大过程有抑制作用，使得镁铝合金受到外部作用力得到更多受力点得以分散，从而提高其抗冲击性和耐压性。
（2）本发明中稻壳成分的在高温条件下会被氯化锌活化，使木质纤维素成分发生润胀，逐渐转变成胶状物质，同时还伴随着水解和氧化作用，使高聚物变为短链分子，还会形成混合均匀的塑性物质，胶状塑性物质分散在镁铝合金结晶相空隙之中，能够起到减压的作用，因而达到增强抗压性的目的。
具体实施方式
按重量份数计，称取30～40份纯镁、8～10份纯锌、4～5g份铬粉，分别用铝箔包裹，放入烘箱中加热升温至200～250℃，干燥1～2h后备用；按重量份数计，称取80～100份锰铁矿石、60～80份稻壳，放入磨石机中研磨2～3h，过200目筛得到混合粉料，用400～500mL质量分数为10%的盐酸浸泡5～7块报废电路板2～3h后，得到浸泡液，将混合粉料加入浸泡液中在高速分散机以700～800r/min分散30～40min，得到分散粉料；用磨砂纸对铝锭进行打磨，以去除表面的氧化皮及油污，将坩埚放入电阻炉中，电阻炉温度设定为800～850℃，当电阻炉温度升至600℃，将铝锭放入坩埚，铝锭开始熔化后，再将炉温设定为900～1000℃，当温度升至900℃，扒渣并加入用铝箔包裹的铬粉、纯镁、纯锌，保温熔融1h，其间每隔10分钟搅拌一次；调节电阻炉温度降温至720～730℃，向坩埚中加入分散粉料，并保温30～40min，其间每隔5分钟搅拌一次，最后将氩气通入熔体精炼，通气时间为5～10分钟，调节电阻炉降温到500～550℃退火，将熔体注入带有连通孔的模具之中，冷却，出料，得到铝镁合金抑爆材料。
实例1
按重量份数计，称取30份纯镁、8份纯锌、4g份铬粉，分别用铝箔包裹，放入烘箱中加热升温至200℃，干燥1h后备用；按重量份数计，称取80份锰铁矿石、60份稻壳，放入磨石机中研磨2h，过200目筛得到混合粉料，用400mL质量分数为10%的盐酸浸泡5块报废电路板2h后，得到浸泡液，将混合粉料加入浸泡液中在高速分散机以700r/min分散30min，得到分散粉料；用磨砂纸对铝锭进行打磨，以去除表面的氧化皮及油污，将坩埚放入电阻炉中，电阻炉温度设定为800℃，当电阻炉温度升至600℃，将铝锭放入坩埚，铝锭开始熔化后，再将炉温设定为900℃，当温度升至900℃，扒渣并加入用铝箔包裹的铬粉、纯镁、纯锌，保温熔融1h，其间每隔10分钟搅拌一次；调节电阻炉温度降温至720℃，向坩埚中加入分散粉料，并保温30min，其间每隔5分钟搅拌一次，最后将氩气通入熔体精炼，通气时间为5分钟，调节电阻炉降温到500℃退火，将熔体注入带有连通孔的模具之中，冷却，出料，得到铝镁合金抑爆材料。
实例2
按重量份数计，称取35份纯镁、9份纯锌、4g份铬粉，分别用铝箔包裹，放入烘箱中加热升温至230℃，干燥1h后备用；按重量份数计，称取90份锰铁矿石、70份稻壳，放入磨石机中研磨2h，过200目筛得到混合粉料，用450mL质量分数为10%的盐酸浸泡6块报废电路板2h后，得到浸泡液，将混合粉料加入浸泡液中在高速分散机以750r/min分散35min，得到分散粉料；用磨砂纸对铝锭进行打磨，以去除表面的氧化皮及油污，将坩埚放入电阻炉中，电阻炉温度设定为820℃，当电阻炉温度升至600℃，将铝锭放入坩埚，铝锭开始熔化后，再将炉温设定为950℃，当温度升至900℃，扒渣并加入用铝箔包裹的铬粉、纯镁、纯锌，保温熔融1h，其间每隔10分钟搅拌一次；调节电阻炉温度降温至720℃，向坩埚中加入分散粉料，并保温35min，其间每隔5分钟搅拌一次，最后将氩气通入熔体精炼，通气时间为7分钟，调节电阻炉降温到530℃退火，将熔体注入带有连通孔的模具之中，冷却，出料，得到铝镁合金抑爆材料。
实例3
按重量份数计，称取40份纯镁、10份纯锌、5g份铬粉，分别用铝箔包裹，放入烘箱中加热升温至250℃，干燥2h后备用；按重量份数计，称取100份锰铁矿石、80份稻壳，放入磨石机中研磨3h，过200目筛得到混合粉料，用500mL质量分数为10%的盐酸浸泡7块报废电路板3h后，得到浸泡液，将混合粉料加入浸泡液中在高速分散机以800r/min分散40min，得到分散粉料；用磨砂纸对铝锭进行打磨，以去除表面的氧化皮及油污，将坩埚放入电阻炉中，电阻炉温度设定为850℃，当电阻炉温度升至600℃，将铝锭放入坩埚，铝锭开始熔化后，再将炉温设定为1000℃，当温度升至900℃，扒渣并加入用铝箔包裹的铬粉、纯镁、纯锌，保温熔融1h，其间每隔10分钟搅拌一次；调节电阻炉温度降温至730℃，向坩埚中加入分散粉料，并保温40min，其间每隔5分钟搅拌一次，最后将氩气通入熔体精炼，通气时间为10分钟，调节电阻炉降温到550℃退火，将熔体注入带有连通孔的模具之中，冷却，出料，得到铝镁合金抑爆材料。
对比例 以北京市某公司生产的抑爆材料作为对比例 对本发明制得的铝钛合金抑爆材料和对比例中的抑爆材料进行检测，检测结果如表1所示： 1、测试方法
拉伸强度测试按GB/T10120-2013的规定进行检测。
冲击强度测试按GB/T229-2007的标准进行检测。
表1
根据表1中数据可知，本发明制得的铝钛合金抑爆材料的拉伸强度大，抗压性好，不容易塌陷掉渣，具有广阔的使用前景。

Claims (5)

1.一种铝镁合金抑爆材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，称取30～40份镁粉、8～10份锌粉、4～5g份铬粉，分别用铝箔包裹，放入烘箱中干燥后备用；
（2）按重量份数计，称取80～100份锰铁矿石、60～80份稻壳，放入磨石机中研磨，过标准筛得到混合粉料，用400～500mL盐酸浸泡5～7块报废电路板后，得到浸泡液，将混合粉料加入浸泡液中在高速分散机中高速分散，得到分散粉料；
（3）按重量份数计，称取90～100份的铝锭，用磨砂纸对铝锭进行打磨，以去除表面的氧化皮及油污，将坩埚放入电阻炉中，设定电阻炉温度，当电阻炉温度升至一定温度时，将铝锭放入坩埚，铝锭开始熔化后，再将炉温设定一定值，当温度升至一定值时，加入用铝箔包裹的铬粉、镁粉、锌粉，保温熔融；
（4）调节电阻炉温度降温，向坩埚中加入分散粉料，保温，得到熔体，最后将氩气通入熔体精炼，通气，调节电阻炉降温，退火，再将熔体注入带有连通孔的模具之中，冷却，出料，得到铝镁合金抑爆材料。
2.根据权利要求1所述的一种铝镁合金抑爆材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的烘箱温度为200～250℃，干燥时间为1～2h。
3.根据权利要求1所述的一种铝镁合金抑爆材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的标准筛规格为200目，盐酸质量分数为10%，研磨时间为2～3h，浸泡时间为2～3h高速分散机转速为700～800r/min，分散时间为30～40min。
4.根据权利要求1所述的一种铝镁合金抑爆材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的先设定的电阻炉温度为800～850℃，铝锭放入坩埚时温度为600℃，再设定炉温为900～1000℃，加入用铝箔包裹的铬粉、镁粉、锌粉时温度为900℃，保温熔融时间为1h，其间每隔10分钟搅拌一次。
5.根据权利要求1所述的一种铝镁合金抑爆材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的降温后的温度为720～730℃，保温时间为30～40min，其间每隔5分钟搅拌一次，控制通气时间为5～10min，通气速率为100mL/min，降温后温度为500～550℃。
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