CN115305394A - 一种高压气瓶用铝合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压气瓶用铝合金材料及其制备方法。一种高压气瓶用铝合金材料,所述铝合金材料由以下组分重量百分比组成:Mg:0.8‑1.1%,Si:0.50‑0.76%,Cu:0.23‑0.4%,Fe:0.1‑0.3%,Cr:0.04‑0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。本发明通过高压气瓶新铝合金的成分配方制造的高压气瓶,可以提高抗拉伸强度和抗疲劳强度,减少高压气瓶材料的变形量,增强高压气瓶的密封性能,延长使用寿命。

Description

一种高压气瓶用铝合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高压气瓶用铝合金材料及其制备方法。
背景技术
高压气瓶处于工作状态时气瓶内部长时间承受着高压,随着时间的推移,材料的疲劳和老化会直接降低高压气瓶的使用效率,减少其稳定性,情况严重时甚至有气体泄漏的风险,存在安全隐患。因此新型材料的运用,提升了高压气瓶整体的强度,使高压气瓶的工作状态更加稳定,延长了高压气瓶的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术的不足,提供了一种高压气瓶用铝合金材料,所述铝合金材料由以下组分重量百分比组成:Mg:0.8-1.1%,Si:0.50-0.76%,Cu:0.23-0.4%,Fe:0.1-0.3%,Cr:0.04-0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
所述铝合金材料由以下重量百分比组成:Mg:0.8%,Si:0.50%,Cu:0.23%,Fe:0.1%,Cr:0.04%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
所述铝合金材料由以下重量百分比组成:Mg:0.95%,Si:0.63%,Cu:0.32%,Fe:0.2%,Cr:0.07%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
所述铝合金材料由以下重量百分比组成:Mg:1.1%,Si:0.76%,Cu:0.4%,Fe:0.3%,Cr:0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
一种高压气瓶用铝合金材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
制备铸态坯料
按铝合金成分配方添加合金各组分,加热至720~750℃熔炼,除杂除气后静置10~20分钟,浇注成铸态坯料,所述铝合金材料由以下组分重量百分比组成:Mg:0.8-1.1%,Si:0.50-0.76%,Cu:0.23-0.4%,Fe:0.1-0.3%,Cr:0.04-0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
一次峰值老化处理
将所述铸态坯料在550-700℃中进行固溶热处理3-5小时,在室温老化3天之后,在170-180℃进行峰值老化处理9小时。
均匀化处理
将老化后的铸态坯料进行均匀化处理,均匀化处理工艺为:以10~30℃/分钟的升温速度加热到420~460℃,保温1~6小时后,以300℃/h的冷却速度冷却到室温。
二次峰值老化处理
将所述铸态坯料在400-500℃中进行固溶热处理3-5小时,在室温老化3天之后,在170-180℃进行峰值老化处理9小时。
塑性变形处理
将铸态坯料制作成片状铝合金材料,进行抛喷丸强化,使铝合金材料表层和次表层形成一定的塑性变形;
表面处理
将塑性变形处理后铝合金材料进行淬火,利用快速加热进行淬火以强化铝合金材料表面;
三次峰值老化处理
将所述表面处理后的铝合金材料在300-400℃中进行固溶热处理3-5小时,在室温老化3天之后,在170-180℃进行峰值老化处理9小时。
本发明的有益效果是:通过高压气瓶新铝合金的成分配方制造的高压气瓶,可以提高抗拉伸强度和抗疲劳强度,减少高压气瓶材料的变形量,增强高压气瓶的密封性能,延长使用寿命。通过三次峰值老化处理,可以大大减少材料处理过程中可能存在的应力。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。
一种高压气瓶用铝合金材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
制备铸态坯料
按铝合金成分配方添加合金各组分,加热至720~750℃熔炼,除杂除气后静置10~20分钟,浇注成铸态坯料,所述铝合金材料由以下组分重量百分比组成:Mg:0.8-1.1%,Si:0.50-0.76%,Cu:0.23-0.4%,Fe:0.1-0.3%,Cr:0.04-0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
一次峰值老化处理
将所述铸态坯料在550-700℃中进行固溶热处理3-5小时,在室温老化3天之后,在170-180℃进行峰值老化处理9小时。
均匀化处理
将老化后的铸态坯料进行均匀化处理,均匀化处理工艺为:以10~30℃/分钟的升温速度加热到420~460℃,保温1~6小时后,以300℃/h的冷却速度冷却到室温。
二次峰值老化处理
将所述铸态坯料在400-500℃中进行固溶热处理3-5小时,在室温老化3天之后,在170-180℃进行峰值老化处理9小时。
塑性变形处理
将铸态坯料制作成片状铝合金材料,进行抛喷丸强化,使铝合金材料表层和次表层形成一定的塑性变形;
表面处理
将塑性变形处理后铝合金材料进行淬火,利用快速加热进行淬火以强化铝合金材料表面;
三次峰值老化处理
将所述表面处理后的铝合金材料在300-400℃中进行固溶热处理3-5小时,在室温老化3天之后,在170-180℃进行峰值老化处理9小时。
本发明通过多次试验,选择较佳的合金元素和合金元素的含量,该高压气瓶新铝合金材料的成分配比由以下组分重量百分比组成:Mg:0.8~1.1%,Si:0.50~0.76%,Cu:0.23~0.4%,Fe:0.1~0.3%,Cr:0.04~0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
具体实施方式:
实例1:该高压气瓶新铝合金材料的成分配比由以下组分重量百分比组成:Mg:0.8%,Si:0.50%,Cu:0.23%,Fe:0.1%,Cr:0.04%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
本发明的有益效果是:通过高压气瓶新铝合金的成分配方制造的高压气瓶,可以提高抗拉伸强度和抗疲劳强度,减少高压气瓶材料的变形量,增强高压气瓶的密封性能,延长使用寿命。
实例2:该高压气瓶新铝合金材料的成分配比由以下组分重量百分比组成:Mg:0.95%,Si:0.63%,Cu:0.32%,Fe:0.2%,Cr:0.07%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
实例3:高压气瓶新铝合金材料的成分配比由以下组分重量百分比组成:Mg:1.1%,Si:0.76%,Cu:0.4%,Fe:0.3%,Cr:0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
对实施例和对比例的铝合金材料,分别进行室温拉伸测试。室温拉伸测试按照GT228-2012获得塑性延伸率为0.2%时的应力(Rp0.2)、拉伸强度(Rm)和断裂延伸率(A)。对比例1-3与实施例2相同,但是分别是不采用一次、二次、三次峰值老化处理。
Rp0.2(MPa) R(MPa) A(%)
实施例1 408 445 9
实施例2 432 435 8
实施例3 411 412 7
对比例1 381 402 5
对比例2 389 411 6
对比例3 368 404 7
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这中叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种高压气瓶用铝合金材料,其特征在于,所述铝合金材料由以下组分重量百分比组成:Mg:0.8-1.1%,Si:0.50-0.76%,Cu:0.23-0.4%,Fe:0.1-0.3%,Cr:0.04-0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
2.根据权利要求1所述的一种高压气瓶用铝合金材料,其特征在于,所述铝合金材料由以下重量百分比组成:Mg:0.8%,Si:0.50%,Cu:0.23%,Fe:0.1%,Cr:0.04%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
3.根据权利要求1所述的一种高压气瓶用铝合金材料,其特征在于,所述铝合金材料由以下重量百分比组成:Mg:0.95%,Si:0.63%,Cu:0.32%,Fe:0.2%,Cr:0.07%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
4.根据权利要求1所述的一种高压气瓶用铝合金材料,其特征在于,所述铝合金材料由以下重量百分比组成:Mg:1.1%,Si:0.76%,Cu:0.4%,Fe:0.3%,Cr:0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
5.一种高压气瓶用铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
制备铸态坯料
按铝合金成分配方添加合金各组分,加热至720~750℃熔炼,除杂除气后静置10~20分钟,浇注成铸态坯料,所述铝合金材料由以下组分重量百分比组成:Mg:0.8-1.1%,Si:0.50-0.76%,Cu:0.23-0.4%,Fe:0.1-0.3%,Cr:0.04-0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
一次峰值老化处理
将所述铸态坯料在550-700℃中进行固溶热处理3-5小时,在室温老化3天之后,在170-180℃进行峰值老化处理9小时。
均匀化处理
将老化后的铸态坯料进行均匀化处理,均匀化处理工艺为:以10~30℃/分钟的升温速度加热到420~460℃,保温1~6小时后,以300℃/h的冷却速度冷却到室温。
二次峰值老化处理
将所述铸态坯料在400-500℃中进行固溶热处理3-5小时,在室温老化3天之后,在170-180℃进行峰值老化处理9小时。
塑性变形处理
将铸态坯料制作成片状铝合金材料,进行抛喷丸强化,使铝合金材料表层和次表层形成一定的塑性变形;
表面处理
将塑性变形处理后铝合金材料进行淬火,利用快速加热进行淬火以强化铝合金材料表面;
三次峰值老化处理
将所述表面处理后的铝合金材料在300-400℃中进行固溶热处理3-5小时,在室温老化3天之后,在170-180℃进行峰值老化处理9小时。
6.根据权利要求5所述的一种高压气瓶用铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述铝合金材料由以下重量百分比组成:Mg:0.8%,Si:0.50%,Cu:0.23%,Fe:0.1%,Cr:0.04%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
7.根据权利要求5所述的一种高压气瓶用铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述铝合金材料由以下重量百分比组成:Mg:0.95%,Si:0.63%,Cu:0.32%,Fe:0.2%,Cr:0.07%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
8.根据权利要求5所述的一种高压气瓶用铝合金材料的制备方法,其特征在于,所述铝合金材料由以下重量百分比组成:Mg:1.1%,Si:0.76%,Cu:0.4%,Fe:0.3%,Cr:0.1%,Zn:≤0.09%,Ti:≤0.10%,Mn:≤0.04%,Bi:≤0.003%,Pb:≤0.003%,H≤0.3ml/100g,其余为Al。
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