CN117127064A - 一种铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金材料及其制备方法。该铝合金材料包含：基于铝合金材料总重量的0.8 wt%至1.5 wt%的Si；0.6 wt%至1.2 wt%的Mg；0.6 wt%至1.3 wt%的Cu；0.5 wt%至1.0 wt%的Mn；0.05 wt%至0.5 wt%的Fe；0.02 wt%至0.1 wt%的Ti；0.1 wt%至0.2 wt%的Cr；以及余量的Al，铝合金材料还包含0.01 wt%至0.1 wt%的Ce。本发明的铝合金材料抗高压氢脆性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及用于氢能装置的材料的领域，具体涉及一种铝合金材料及其制备方法，更具体涉及一种抗高压氢脆的铝合金材料以及该铝合金材料的制备方法。
背景技术
氢能被誉为21世纪的理想能源，安全高效的储氢技术是氢能产业链的关键环节。目前成熟且广泛应用的是铝合金材质的储氢容器，其内胆为铝合金，外围包覆一层碳纤维材料。为了进一步提升储氢密度，需要将储氢压力从目前的35 MPa提升到70 MPa甚至更高。储氢容器内胆材料长期在高压、高纯氢气环境中服役，容易引起局部塑性降低、裂纹快速扩展与耐久性下降的问题，由此产生高压氢脆。
现有储氢容器内胆材料多为低碳钢或6061铝合金。如专利申请公开号CN115216709 A提供了一种耐氢脆化的氢能工业管道合金及管道制备方法，其储氢压力仅2-10 MPa，开发的合金为低碳钢材料，在应用于35 MPa以上的高压气瓶中时氢脆敏感性会明显提高。专利申请公开号CN 114807649 A公开了一种新能源汽车储氢用大口径6061铝合金挤压管材的制备方法，其对6061合金成分进行了调整，以重量百分比计包括：0.6%至0.70%的Si、0.15%至0.20%的Fe、0.28%至0.35%的Cu、0.15%至0.20%的Mn、0.85%至1.1%的Mg、0.18%至0.25%的Zn、0.14%至0.15%的Ti、0.1%至0.3%的Cr、0.05%的Ni，余量为A1，该合金可应用于35 MPa的储氢气瓶。但该专利申请仅关注材料在常规条件下的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率等力学性能，而未涉及氢脆性能。
此外，现有材料氢脆敏感性的测试装置主要有两种，一种是直接搭建高压气体釜，一种是利用电化学反应渗氢。其中，高压气体釜比较接近材料的真实服役工况，但需要定制昂贵的耐高压设备，且难以实现加载到70 MPa以上的氢压，再加上氢气为易爆危险源，试验危险性高，难以普及。电化学反应渗氢装置简便、操作简单，但通过电化学工艺参数改变仅能模拟材料中的氢浓度，同样难以模拟70 MPa以上超高氢压工况下氢原子的扩散速率及分布状态。
发明内容
本公开的目的在于提供一种铝合金材料及其制备方法，以解决现有技术中的已知铝合金材料抗高压氢脆性能差等技术问题。
为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供了一种铝合金材料，基于铝合金材料的总重量，铝合金材料包含：0.8 wt%至1.5 wt%的Si；0.6 wt%至1.2 wt%的Mg；0.6 wt%至1.3 wt%的Cu；0.5 wt%至1.0 wt%的Mn；0.05 wt%至0.5 wt%的Fe；0.02 wt%至0.1 wt%的Ti；0.1 wt%至0.2 wt%的Cr；以及余量的Al，其中铝合金材料还包含0.01 wt%至0.1 wt%的Ce。
进一步地，铝合金材料包含1.2 wt%至1.5 wt%的Si。
进一步地，铝合金材料包含0.6 wt%至1.0 wt%的Cu。
根据本公开的另一个方面，提供了一种用于制备铝合金材料的方法，包括如下步骤：步骤S1，将纯铝、纯硅、纯镁、纯铜、纯锰、纯铁、纯钛、纯铬、纯铈金属置入熔炉中加热到740℃至780℃范围内的温度，得到第一熔融合金；步骤S2，将第一熔融合金导入除气炉中使用除气介质进行除气，并在精炼剂存在下进行精炼，随后除渣、静置，得到第二熔融合金；步骤S3，将第二熔融合金导入过滤器中进行过滤除渣，将过滤后的熔融合金在670℃至710℃范围内的温度下进行铸造，得到铸锭；步骤S4，将铸锭冷却至室温，置于均质炉中进行均匀化处理，将均匀化处理的铸锭进行扒皮，并将铸锭挤压成管材；以及步骤S5，将管材旋压收口并进行固溶处理和时效处理，得到铝合金材料。
进一步地，在步骤S2中，除气介质选自氩气和氮氯混合气体，精炼剂为无钠精炼剂。
进一步地，在步骤S4中，采用以下步骤进行均匀化处理：将铸锭升温至440℃至460℃范围内的温度并保温持续至少4小时，再次升温至520℃至540℃范围内的温度并保温持续至少20小时。
进一步地，在步骤S4中，挤压在500℃至520℃范围内的温度下进行。
进一步地，在步骤S5中，固溶处理的温度在550℃至570℃范围内，保温持续至少30分钟。
进一步地，在步骤S5中，时效处理的温度在165℃至185℃范围内，保温持续6-8小时。
进一步地，第二熔融合金中的氢含量≤ 0.12 ml/100 g，过滤后的熔融合金中渣含量≤ 0.02 mm2/kg。
如上所述，已知的铝合金材料具有抗高压氢脆性能差等技术问题。根据本公开的技术方案，提供了一种铝合金材料，通过在铝合金材料中增加Si、Cu、Mn等主元素的含量，结合Ce元素的引入，形成对氢原子捕获能较强的金属间化合物（例如，Al3Ce等）的颗粒，其充当氢的较强捕获位点，在高压氢环境中服役时，能够迅速吸收大量氢原子，进而抑制氢在其他氢陷阱处的聚集，从而有效阻止氢脆裂纹的生成，由此改善铝合金材料在高压氢环境条件下服役的氢脆敏感性性能。并且由于上述金属间化合物颗粒的形成，可使晶粒细化，从而提高合金强度。
作为另一个优势，本发明的铝合金材料在用作储氢容器内胆材料时，与现有6061铝合金材料相比，具有更显著的重量减轻和降低成本的效果。在本发明的铝合金材料应用于储氢容器内胆材料时，在承载的压强相同的条件下，可实现20%或更高的重量减轻效果；同时，还可以减少储氢容器外层碳纤维的用量，显著降低储氢容器的综合成本。
作为又一个优势，本发明的铝合金材料具有增加的强度和优异的耐高氢压性能，在储氢容器的结构设计相同的情况下，储氢容器的最大承载压强增加至少24%。
本发明还提供了一种制备铝合金材料的方法，通过向铝中引入增加的Si、Cu、Mn等主元素的含量以及引入Ce元素，结合具体的均匀化处理、挤压以及固溶时效处理等工艺，均匀化处理的具体工艺能够有效调节和控制金属合金析出相的分布位置和分布状态，挤压工艺以及固溶时效处理具体工艺可调控T6态晶粒尺寸，使得铝合金材料T6状态下的晶粒尺寸在50 μm以下，由此可以通过晶粒尺寸的细化而改善材料的氢脆敏感性，增加材料在高压氢环境下的抗氢脆强度。由根据本发明的铝合金材料制备的储氢容器内胆材料T6状态下室温抗拉强度≥ 445 MPa，屈服强度≥ 400 MPa，伸长率≥ 11%；并且在模拟170 MPa的超高氢压条件下氢脆敏感性指数≤ 10%。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本公开。
针对背景技术中所提及的现有技术中存在的不足，本公开的一个具体实施方式提供了一种铝合金材料，基于铝合金材料的总重量，铝合金材料包含：0.8 wt%至1.5 wt%的Si；0.6 wt%至1.2 wt%的Mg；0.6 wt%至1.3 wt%的Cu；0.5 wt%至1.0 wt%的Mn；0.05 wt%至0.5 wt%的Fe；0.02 wt%至0.1 wt%的Ti；0.1 wt%至0.2 wt%的Cr；以及余量的Al，其中铝合金材料还包含0.01 wt%至0.1 wt%的Ce。
本文公开的铝合金材料通过包含特定重量百分比的硅（Si）、镁（Mg）、铜（Cu）、锰（Mn）、铁（Fe）、钛（Ti）、铬（Cr），并且引入特定重量百分比的铈（Ce），形成对氢原子捕获能较强的金属间化合物（例如，Al3Ce等）的颗粒，其充当氢的较强捕获位点，在高压氢环境中服役时，能够迅速吸收大量氢原子，进而抑制氢在其他氢陷阱处的聚集，从而有效阻止氢脆裂纹的生成，由此改善铝合金材料在高压氢环境条件下服役的氢脆敏感性性能。
优选地，基于铝合金材料的总重量，铝合金材料包含0.8 wt%、0.9 wt%、1.0 wt%、1.1 wt%、1.2 wt%、1.3 wt%、1.4 wt%或1.5 wt%的硅（Si）；包含0.6 wt%、0.7 wt%、0.8 wt%、0.9 wt%、1.0 wt%、1.1 wt%或1.2 wt%的镁（Mg）；0.6 wt%、0.7 wt%、0.8 wt%、0.9 wt%、1.0wt%、1.1 wt%、1.2 wt%或1.3 wt%的铜（Cu）；0.5 wt%、0.6 wt%、0.7 wt%、0.8 wt%、0.9 wt%或1.0 wt%的锰（Mn）；0.05 wt%、0.1 wt%、0.2 wt%、0.3 wt%、0.4 wt%、0.5 wt%的铁（Fe）；0.02 wt%、0.04 wt%、0.06 wt%、0.08 wt%、0.09 wt%或0.1 wt%的钛（Ti）；0.1 wt%、0.12wt%、0.14 wt%、0.16 wt%、0.18 wt%或0.2 wt%的铬（Cr）；0.01 wt%、0.03 wt%、0.05 wt%、0.07 wt%、0.09 wt%、0.1 wt%的铈（Ce）。
在一些实例中，铝合金材料包含1.2 wt%至1.5 wt%的硅（Si）。例如，Si的含量为1.2 wt%、1.3 wt%、1.4 wt%、1.5 wt%等。优选地，Si的含量为1.3 wt%至1.4 wt%。在一些实例中，铝合金材料包含0.6 wt%至1.0 wt%的铜（Cu）。例如，铜（Cu）的含量为0.6 wt%、0.7wt%、0.8 wt%、0.9 wt%、1.0 wt%等。优选地，Cu的含量为0.8 wt%至1.0 wt%。更优选地，Cu的含量为0.9 wt%至1.0 wt%。Si和Cu的含量在本公开范围内时，可以有助于促进金属间化合物颗粒（例如，Al3Ce等）的形成，由此进一步改善铝合金材料氢脆敏感性性能。
优选地，Mg的含量为0.8 wt%至1.2 wt%，更优选地，1.0 wt%至1.2 wt%，且最优选地，1.1 wt%至1.2 wt%。优选地，Mn的含量为0.6 wt%至1.0 wt%，更优选地，0.7 wt%至0.9wt%，且最优选地，0.8 wt%至0.9 wt%。优选地，Fe的含量为0.6 wt%至1.0 wt%，更优选地，0.7 wt%至0.9 wt%，且最优选地，0.8 wt%至0.9 wt%。优选地，Ti的含量为0.02 wt%至0.08wt%，更优选地，0.02 wt%至0.04 wt%，且最优选地，Ti的含量为0.02 wt%。优选地，Cr的含量为0.16 wt%至0.2 wt%，更优选地，0.18 wt%至0.2 wt%，且最优选地，Cr的含量为0.2 wt%。
根据本文的另一个实施方式，提供了一种用于制备铝合金材料的方法，包括如下步骤：步骤S1，将纯铝、纯硅、纯镁、纯铜、纯锰、纯铁、纯钛、纯铬、纯铈金属置入熔炉中加热到740℃至780℃范围内的温度，得到第一熔融合金；步骤S2，将第一熔融合金导入除气炉中使用除气介质进行除气，并在精炼剂存在下进行精炼，随后除渣、静置，得到第二熔融合金；步骤S3，将第二熔融合金导入过滤器中进行过滤除渣，将过滤后的熔融合金在670℃至710℃范围内的温度下进行铸造，得到铸锭；步骤S4，将铸锭冷却至室温，置于均质炉中进行均匀化处理，将均匀化处理的铸锭进行扒皮，并将铸锭挤压成管材；以及步骤S5，将管材旋压收口并进行固溶处理和时效处理，得到铝合金材料。
已发现，储氢容器在热旋压过程中易于出现晶粒粗大的现象，而晶粒尺寸与氢脆敏感性之间存在定量关系，铝合金材料在T6状态下的晶粒尺寸达到50 μm以下时，在高压氢环境下不易发生氢脆断裂。本文公开的制备铝合金材料的方法在铝基体中引入特定重量百分比的Ce元素，还结合了特定的均匀化、挤压及固溶时效等工艺控制，均匀化处理的具体工艺能够有效调节和控制金属合金析出相的分布位置和分布状态，具体的挤压工艺以及固溶时效处理工艺可调控材料T6态的晶粒尺寸，使得铝合金材料在T6状态下的晶粒尺寸处于50μm以下，由此可以通过晶粒尺寸的细化而改善材料的氢脆敏感性，增加材料在高压氢环境下的抗氢脆强度。
在一些实例中，在步骤S4中，采用以下步骤进行均匀化处理：将铸锭升温至440℃至460℃范围内的温度并保温持续至少4小时，再次升温至520℃至540℃范围内的温度并保温持续至少20小时。例如，第一次升温的温度可以为440℃、445℃、450℃、455℃、460℃等，保温时间为4小时、5小时、6小时、7小时、8小时等。例如，第二次升温的温度可以为520℃、525℃、530℃、535℃、540℃等，保温时间为20小时、25小时、30小时、35小时、40小时等。均匀化处理的具体工艺在本公开的范围内时，可以对关键析出相（例如，Al3Ce等）的位置和分布状态进行调节，促使材料T6状态下的晶粒尺寸控制在50 μm以下，由此进一步改善材料抗高压氢脆敏感性。
在一些实例中，在步骤S4中，挤压在500℃至520℃范围内的温度下进行。例如，挤压在500℃、505℃、510℃、515℃、520℃等的温度下进行。
在一些实例中，在步骤S5中，固溶处理的温度在550℃至570℃范围内，保温持续至少30分钟；时效处理的温度在165℃至185℃范围内，保温持续6-8小时。例如，固溶温度为550℃、555℃、560℃、565℃、570℃等，保温时间为30分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时等；时效温度为165℃、170℃、175℃、180℃、185℃等，保温时间为6小时、7小时、8小时等。固溶处理和时效处理工艺在本公开范围内时，可以有助于将材料T6状态下的晶粒尺寸控制在50μm以下，从而进一步改善材料抗高压氢脆敏感性。
在一些实例中，第二熔融合金中的氢含量≤ 0.12 ml/100 g，过滤后的熔融合金中渣含量≤ 0.02 mm2/kg。例如，第二熔融合金中的氢含量≤ 0.10 ml/100 g、≤ 0.08ml/100 g、≤ 0.06 ml/100 g、≤ 0.04 ml/100 g、≤ 0.02 ml/100 g等。例如，过滤后的熔融合金中渣含量≤ 0.02 mm2/kg、≤ 0.01 mm2/kg等。第二熔融合金中的氢含量和过滤后的熔融合金中渣含量在本公开范围内时，可以控制铸态组织中的粗大晶粒，改善随后铸锭浇铸的质量，由此进一步改善铝合金材料应用于高压氢环境下的抗高压氢脆敏感性。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
在以下实施例和对比例中所使用的各组分的百分比均是指相应组分的重量百分比。
抗高压氢脆性能测试
基于铝与水蒸气反应方程，即Al(s)+3H2O(g)→Al(OH)3(s)+3H2(g)，通过铝合金材料在湿空气中慢应变拉伸时新鲜表面上发生水解反应产生的瞬时高压氢气来模拟实际超高氢压工况（PH2为约170 MPa）。测试仪器采用模拟高压氢环境下氢脆敏感性指数测试平台，其包括湿度控制环境箱和慢应变拉伸试验机。在环境箱的温度为25℃、慢应变拉伸速率为10-7 mm/s、湿度为5% rh时，将三次断裂后伸长率测试结果的平均值设定为A1，在湿度为97%rh时，将三次断裂后伸长率测试结果的平均值设定为A2，根据公式I = (A1 - A2) / A1 ×100%计算出材料在模拟氢压PH2为170 MPa条件下氢脆敏感性指数I。若I ≥ 10%，则确定为该材料在该氢气压力下氢脆敏感；若I < 10%，则确定为该材料在该氢气压力下氢脆不敏感。
实施例1
按如下步骤制备铝合金材料，基于该铝合金材料的总重量，该铝合金材料包含：1.33 wt% Si、1.11 wt% Mg、0.97 wt% Cu、0.86 wt% Mn、0.5 wt% Fe、0.02 wt% Ti、0.2wt% Cr、0.01 wt% Ce，余量的Al，以及其他不可避免的杂质元素。
步骤S1、将按上述合金成分称重的铝、硅、镁、铜、锰、铁、钛、铬、铈金属置入熔炉中，加热到780℃直至完全熔化；
步骤S2、将步骤S1的熔体在除气炉中进行炉内除气精炼，除气介质为高纯氩气，精炼剂为无钠精炼剂，精炼后扒渣并静置。精炼处理后取成分样，判定除Ti以外其他元素含量是否满足重量要求，如有部分金属烧损，则进行补料；
将除气精炼的熔体转入除气箱中在线除气，转入过程中根据Ti含量要求在线添加Al5TiB线丝材。除气介质为高纯氩气，除气后采用测氢仪测试熔体中氢含量，氢含量≤0.12 ml/100 g视为除气合格，如氢含量> 0.12 ml/100 g，则重新除气；
步骤S3、将步骤S2所得熔体转入过滤箱进行双级过滤除渣。过滤后采用测渣仪测试熔体中渣含量，渣含量≤ 0.02 mm2/kg视为合格，如渣含量> 0.02 mm2/kg，则重新除渣；
将过滤后的熔体转入结晶器开始铸造。铸造时用纯铝铺底，铸造温度为700℃，铸造过程中根据铸锭规格调整铸造速度和冷却水流量，防止铸锭开裂；
步骤S4、将步骤S3所得铸锭冷却至室温，随后放入均质炉中均匀化处理，均匀化处理工艺为先升温至440℃保温4小时，再升温至520℃保温20小时。冷却至室温后，进行扒皮处理，将外表面车去5 mm左右粗晶层；并将所述铸锭挤压成圆管，挤压温度为500℃；
步骤S5、将步骤S4所得圆管经旋压收口后制成储氢容器内胆，并进行固溶时效处理（T6）。固溶温度为550℃，保温30分钟以上；水冷，时效温度为165℃，保温8小时。
对储氢容器内胆材料T6状态下的抗高压氢脆性能进行测试，在环境箱的温度为25℃、慢应变拉伸速率为10-7 mm/s、湿度为5% rh时，三次断裂后伸长率测试结果的平均值A1为13.8%；在湿度为97% rh时，三次断裂后伸长率测试结果的平均值A2为12.6%。根据公式I= (A1 - A2) / A1 × 100%计算出该材料在模拟氢压PH2为170MPa条件下的氢脆敏感性指数I为8.7%。
实施例2
按如下步骤制备铝合金材料，基于该铝合金材料的总重量，该铝合金材料包含：1.34 wt% Si、1.1 wt% Mg、0.93 wt% Cu、0.88 wt% Mn、0.05 wt% Fe、0.02 wt% Ti、0.2wt% Cr、0.1 wt% Ce，余量的Al，以及其他不可避免的杂质元素。
步骤S1、将按上述合金成分称重的铝、硅、镁、铜、锰、铁、钛、铬、铈金属置入熔炉中，加热到760℃直至完全熔化；
步骤S2、将步骤S1的熔体在除气炉中进行炉内除气精炼，除气介质为高纯氩气，精炼剂为无钠精炼剂，精炼后扒渣并静置。精炼处理后取成分样，判定除Ti以外其他元素含量是否满足重量要求，如有部分金属烧损，则进行补料；
将除气精炼的熔体转入除气箱中在线除气，转入过程中根据Ti含量要求在线添加Al5TiB线丝材。除气介质为高纯氩气，除气后采用测氢仪测试熔体中氢含量，氢含量≤0.12 ml/100 g视为除气合格，如氢含量> 0.12 ml/100 g，则重新除气；
步骤S3、将步骤S2所得熔体转入过滤箱进行双级过滤除渣。过滤后采用测渣仪测试熔体中渣含量，渣含量≤ 0.02 mm2/kg视为合格，如渣含量> 0.02 mm2/kg，则重新除渣；
将过滤后的熔体转入结晶器开始铸造。铸造时用纯铝铺底，铸造温度为710℃，铸造过程中根据铸锭规格调整铸造速度和冷却水流量，防止铸锭开裂；
步骤S4、将步骤S3所得铸锭冷却至室温，随后放入均质炉中均匀化处理，均匀化处理工艺为先升温至460℃保温4小时，再升温至540℃保温20小时。冷却至室温后，进行扒皮处理，将外表面车去5 mm左右粗晶层；并将所述铸锭挤压成圆管，挤压温度为520℃；
步骤S5、将步骤S4所得圆管经旋压收口后制成储氢容器内胆，并进行固溶时效处理（T6）。固溶温度为560℃，保温30分钟以上；水冷，时效温度为175℃，保温6小时。
对储氢容器内胆材料T6状态下的抗高压氢脆性能进行测试，在环境箱的温度为25℃、慢应变拉伸速率为10-7 mm/s、湿度为5% rh时，三次断裂后伸长率测试结果的平均值A1为13.2%；在湿度为97% rh时，三次断裂后伸长率测试结果的平均值A2为12.7%。根据公式I= (A1 - A2) / A1 × 100%计算出该材料在模拟氢压PH2为170MPa条件下的氢脆敏感性指数I为3.8%。
对比例1
按如下步骤制备7075-T6态铝合金材料，基于该铝合金材料的总重量，该铝合金材料包含：0.35 wt% Si、2.5 wt% Mg、1.6 wt% Cu、0.2 wt% Mn、0.18 wt% Ti、0.23 wt% Cr、5.5 wt% Zn，余量的Al，以及其他不可避免的杂质元素。
步骤S1、将按上述合金成分称重的铝、硅、镁、铜、锰、钛、铬、锌金属置入熔炉中，加热到780℃直至完全熔化；
步骤S2、将步骤S1的熔体在除气炉中进行炉内除气精炼，除气介质为高纯氩气，精炼剂为无钠精炼剂，精炼后扒渣并静置。精炼处理后取成分样，判定除Ti以外其他元素含量是否满足重量要求，如有部分金属烧损，则进行补料；
将除气精炼的熔体转入除气箱中在线除气，转入过程中根据Ti含量要求在线添加Al5TiB线丝材。除气介质为高纯氩气，除气后采用测氢仪测试熔体中氢含量，氢含量≤0.12 ml/100 g视为除气合格，如氢含量> 0.12 ml/100 g，则重新除气；
步骤S3、将步骤S2所得熔体转入过滤箱进行双级过滤除渣。过滤后采用测渣仪测试熔体中渣含量，渣含量≤ 0.02 mm2/kg视为合格，如渣含量> 0.02 mm2/kg，则重新除渣；
将过滤后的熔体转入结晶器开始铸造。铸造时用纯铝铺底，铸造温度为720℃，铸造过程中根据铸锭规格调整铸造速度和冷却水流量，防止铸锭开裂；
步骤S4、将步骤S3所得铸锭冷却至室温，随后放入均质炉中均匀化处理，均匀化处理工艺为升温至470℃保温24小时以上。冷却至室温后，进行扒皮处理，将外表面车去5 mm左右粗晶层；并将所述铸锭挤压成圆管，挤压温度为520℃；
步骤S5、将步骤S4所得圆管经旋压收口后制成储氢容器内胆，并进行固溶时效处理（T6）。固溶温度为475℃，保温80分钟以上；水冷，时效温度为125℃，保温15小时。
对储氢容器内胆材料T6状态下的抗高压氢脆性能进行测试，在环境箱的温度为25℃、慢应变拉伸速率为10-7 mm/s、湿度为5% rh时，三次断裂后伸长率测试结果的平均值A1为8%；在湿度为97% rh时，三次断裂后伸长率测试结果的平均值A2为4.2%。根据公式I =(A1 - A2) / A1 × 100%计算出该材料在模拟氢压PH2为170 MPa条件下氢脆敏感性指数I为47.5%。
从以上结果可以看出，具有本发明特定组成的实施例1-2的铝合金材料在模拟氢压PH2为170 MPa条件下的氢脆敏感性指数I均小于10%，表明实施例1-2的铝合金材料在该氢气压力下氢脆不敏感。相比之下，具体组成不在本发明范围内的对比例1的铝合金材料在模拟氢压PH2为170 MPa条件下的氢脆敏感性指数I显著更高，为47.5%，表明对比例1的铝合金材料在该氢气压力下氢脆敏感。
上述的实施例仅是对本公开技术方案的描述，而非对其范围的限定。尽管该领域的普通技术人员能够参考上述实例进行各种修改，但只要不脱离本公开设计精神的前提下都应在本公开的保护范围内。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅涉及本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种铝合金材料，其特征在于，基于所述铝合金材料的总重量，所述铝合金材料包含：
0.8 wt%至1.5 wt%的Si；
0.6 wt%至1.2 wt%的Mg；
0.6 wt%至1.3 wt%的Cu；
0.5 wt%至1.0 wt%的Mn；
0.05 wt%至0.5 wt%的Fe；
0.02 wt%至0.1 wt%的Ti；
0.1 wt%至0.2 wt%的Cr；以及
余量的Al，
其中所述铝合金材料还包含0.01 wt%至0.1 wt%的Ce。
2.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料包含1.2 wt%至1.5wt%的Si。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料包含0.6 wt%至1.0 wt%的Cu。
4.一种用于制备铝合金材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，将纯铝、纯硅、纯镁、纯铜、纯锰、纯铁、纯钛、纯铬、纯铈金属置入熔炉中加热到740℃至780℃范围内的温度，得到第一熔融合金；
步骤S2，将所述第一熔融合金导入除气炉中使用除气介质进行除气，并在精炼剂存在下进行精炼，随后除渣、静置，得到第二熔融合金；
步骤S3，将所述第二熔融合金导入过滤器中进行过滤除渣，将过滤后的熔融合金在670℃至710℃范围内的温度下进行铸造，得到铸锭；
步骤S4，将所述铸锭冷却至室温，置于均质炉中进行均匀化处理，将均匀化处理的铸锭进行扒皮，并将铸锭挤压成管材；以及
步骤S5，将所述管材旋压收口并进行固溶处理和时效处理，得到所述铝合金材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述除气介质选自氩气和氮氯混合气体，所述精炼剂为无钠精炼剂。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，采用以下步骤进行所述均匀化处理：将所述铸锭升温至440℃至460℃范围内的温度并保温持续至少4小时，再次升温至520℃至540℃范围内的温度并保温持续至少20小时。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述挤压在500℃至520℃范围内的温度下进行。
8.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述固溶处理的温度在550℃至570℃范围内，保温持续至少30分钟。
9.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述时效处理的温度在165℃至185℃范围内，保温持续6-8小时。
10.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第二熔融合金中的氢含量≤0.12 ml/100 g，所述过滤后的熔融合金中渣含量≤ 0.02 mm2/kg。
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