一种核反应堆用铝合金空心锭及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝合金空心锭材料及其制造方法。
【背景技术】
[0002]现有方法制造的核反应堆用空心锭由于使用普通铝锭作为原材料，铸锭的化学成分中的微量元素很难控制，经常有化学成分废品产生，而且内部质量不稳定，不能完全满足用户的使用标准，而且其铸锭成品率仅为63%。
【发明内容】
[0003]本发明目的是要解决现有方法制造的铝合金空心锭因化学成分不合格而导致铸锭成品率低的问题，而提供一种核反应堆用铝合金空心锭及其制造方法。
[0004]一种核反应堆用铝合金空心锭由S1、Fe、Cu、Mn、Mg、N1、Zn、T1、B、Cd、L和Al组成；所述的核反应堆用铝合金空心锭中Si的质量分数为0.60%?1.00%，Fe的质量分数小于0.18%,Cu的质量分数为0.30%?0.50%，Mn的质量分数小于0.003%,Mg的质量分数为0.70%?1.20%，Ni的质量分数小于0.002%，Zn的质量分数小于0.02%,Ti的质量分数小于0.008%, B的质量分数小于3X 10 4%，Cd的质量分数小于3X 10 4%, Li的质量分数小于6 X 10 ，余量为Al。
[0005]—种核反应堆用铝合金空心锭的制造方法，具体是按以下步骤完成的:
[0006]一、称量:按照Si的质量分数为0.60%?1.00%,Fe的质量分数小于0.18%,Cu的质量分数为0.30%?0.50%、Mn的质量分数小于0.003%, Mg的质量分数为0.70%?1.20%, Ni的质量分数小于0.002%, Zn的质量分数小于0.02%, Ti的质量分数小于0.008%, B的质量分数小于3X 10 4%、Cd的质量分数小于3X 10 4%、Li的质量分数小于6X10 和余量为Al称取高纯铝锭、中间合金Al-S1、中间合金Al-Cu和金属Mg ；
[0007]二、熔炼:首先进行熔炼纯铝洗炉，再将步骤一称取的高纯铝锭、中间合金Al-Si和中间合金Al-Cu依次加入电阻反射炉中，电阻反射炉开始升温，当电阻反射炉内温度上升至700?720°C时加入步骤一称取的金属Mg，并在温度为700?750°C的条件下搅拌熔炼1min?15min，覆盖上恪剂后得到合金恪体；所述溶剂的加入量为2kg/t ；
[0008]三、精炼铸造:将步骤二得到的合金熔体在温度为710?730°C下导入静置炉，向合金熔体中通入氩气，在温度为710?730°C和通入氩气条件下精炼1min?15min，然后在温度为710?730°C下静置10?30min，得到精炼后合金熔体，将静置炉中得到的精炼后合金熔体通过流盘注入结晶器中，并保持静置炉中精炼后合金熔体的液面与流盘内精炼后合金恪体的液面处于在同一水平面，然后在铸造速度为70mm/min?75mm/min、铸造温度为710?720°C和铸造冷却水压为0.08MPa?0.12MPa的条件下进行半连续铸造，即得到核反应堆用铝合金空心铸锭。
[0009]本发明优点:一、本发明采用现有熔铸工艺并结合原料的科学配比及生产过程中的精细操作降低化学成分废品的产生，并保证了铸锭的表面质量；二、本发明针对不同合金的特性选择不同的加入时机，解决了各元素充分合金化的问题；三、按照本发明提供的方法得到的核反应堆用铝合金空心铸锭成品率高，达到85%，解决了现有方法制备的铸锭成品率低的问题。
【具体实施方式】
[0010]【具体实施方式】一:本实施方式是一种核反应堆用铝合金空心锭，由S1、Fe、Cu、Mn、Mg、N1、Zn、T1、B、Cd、L和Al组成；所述的核反应堆用铝合金空心锭中Si的质量分数为
0.60%?1.00%，Fe的质量分数小于0.18%, Cu的质量分数为0.30%?0.50%，Mn的质量分数小于0.003%, Mg的质量分数为0.70%?1.20%，Ni的质量分数小于0.002%, Zn的质量分数小于0.02%，Ti的质量分数小于0.008%, B的质量分数小于3X 10 4%, Cd的质量分数小于3X 10 4%，Li的质量分数小于6X 10 4%，余量为Al。
[0011]按本实施方式原料配比得到的核反应堆用铝合金空心锭由于Mg和Si形成主要强化相Mg2Si,加入Cu后，可弥补淬火后停留时间对人工时效带来的强度损失，Cu的加入出现四元相Al4Cu4Mg5Si4，参加时效过程，主要是在人工时效过程中起作用，Cu还能改善热加工性能，抑制挤压效应。Fe、Mn、N1、Zn、T1、B、Cd、Li均为杂质元素，实际生产中其含量越低越好。
[0012]本实施方式采用高纯铝锭、中间合金Al-S1、中间合金Al-Cu和金属Mg作为熔炼原料，提供 S1、Fe、Cu、Mn、Mg、N1、Zn、T1、B、Cd、L 和 Al。
[0013]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:所述的核反应堆用铝合金空心锭中Si的质量分数为0.80%, Fe的质量分数小于0.18%, Cu的质量分数为0.35%, Mn的质量分数小于0.003%, Mg的质量分数为1.00%，Ni的质量分数小于0.002%, Zn的质量分数小于0.02%，Ti的质量分数小于0.008%, B的质量分数小于3X10 4%,Cd的质量分数小于3X 10 ，Li的质量分数小于6X 10 ，余量为Al。其他与【具体实施方式】一相同。
[0014]【具体实施方式】三:本实施方式是一种核反应堆用铝合金空心锭的制造方法，具体是按以下步骤完成的:
[0015]一、称量:按照Si的质量分数为0.60%?1.00%,Fe的质量分数小于0.18%,Cu的质量分数为0.30%?0.50%、Mn的质量分数小于0.003%, Mg的质量分数为0.70%?
1.20%, Ni的质量分数小于0.002%, Zn的质量分数小于0.02%, Ti的质量分数小于0.008%, B的质量分数小于3X 10 4%、Cd的质量分数小于3X 10 4%、Li的质量分数小于6X10 和余量为Al称取高纯铝锭、中间合金Al-S1、中间合金Al-Cu和金属Mg ；
[0016]二、熔炼:首先进行熔炼纯铝洗炉，再将步骤一称取的高纯铝锭、中间合金Al-Si和中间合金Al-Cu依次加入电阻反射炉中，电阻反射炉开始升温，当电阻反射炉内温度上升至700?720°C时加入步骤一称取的金属Mg，并在温度为700?750°C的条件下搅拌熔炼1min?15min，覆盖上恪剂后得到合金恪体；所述溶剂的加入量为2kg/t ；
[0017]三、精炼铸造:将步骤二得到的合金熔体在温度为710?730°C下导入静置炉，向合金熔体中通入氩气，在温度为710?730°C和通入氩气条件下精炼1min?15min，然后在温度为710?730°C下静置10?30min，得到精炼后合金熔体，将静置炉中得到的精炼后合金熔体通过流盘注入结晶器中，并保持静置炉中精炼后合金熔体的液面与流盘内精炼后合金恪体的液面处于在同一水平面，然后在铸造速度为70mm/min?75mm/min、铸造温度为710?720°C和铸造冷却水压为0.08MPa?0.12MPa的条件下进行半连续铸造，即得到核反应堆用铝合金空心铸锭。
[0018]本实施方式采用现有熔铸工艺并结合原料的科学配比及生产过程中的精细操作降低化学成分废品的产生，并保证了铸锭的表面质量。
[0019]本实施方式针对不同合金的特性选择不同的加入时机，解决了各元素充分合金化的问题。
[0020]按照本实施方式提供的方法得到的核反应堆用铝合金空心铸锭成品率高，达到85 %，解决了现有方法制备的铸锭成品率低的问题。
[0021]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】三的不同点是:步骤一中按照Si的质量分数为0.80%, Fe的质量分数小于0.18%, Cu的质量分数为0.35%, Mn的质量分数小于0.003%, Mg的质量分数为1.00%, Ni的质量分数小于0.002%, Zn的质量分数小于0.02%、Ti的质量分数小于0.008%, B的质量分数小于3X 10 4%、Cd