一种高强度耐热铝管及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝管技术领域，尤其涉及一种高强度耐热铝管及其制备方法。
【背景技术】
[0002]纯铝的密度小(P = 2.7g/cm3)，熔点低，面心立方结构，具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材、板材。铝的抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的铝合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，ob值分别可达24?60kgf/mm2。这样使得铝合金“比强度”(强度与比重的比值ob/p)胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，铝合金因其具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在工业上被广泛使用，成为工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面。
[0003]高强度耐热铝合金指其抗拉强度大于480Mpa，又有很好耐热性能的铝合金，高强度耐热高强合金适于在400°C以下的热环境中长期承受较大的工作负荷，这种铝合金在航空航天、重工机械等领域得到了越来越多的应用。目前公开报道的高强度耐热铝合金普遍存在高强度和耐久性不足，硬度满足不了实际应用的需求。
【发明内容】
[0004]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种高强度耐热铝管及其制备方法，具有高强度和高硬度，增强了铝管的抗拉强度和延展性，使本发明220°C时的强度彡580MPa，280°C时的强度彡400MPa，320°C时的强度彡280MPa。
[0005]本发明提出的一种高强度耐热铝管，其组分按重量百分比包括:Cu:0.5?0.9%，Μη:0.1 ?0.4%，Li:0.04 ?0.08%, T1:0.6 ?1%，Zr:0.4 ?0.8%，Be:0.3 ?0.6%，Mg:0.1 ?0.2%,Ni:0.08 ?0.12%, Sn:0.01 ?0.05%, In:0.15 ?0.25%, Sb:0.05 ?0.08%，Cd:0.1 ?0.3%，Cr:0.2 ?0.5%，Y:0.02 ?0.05%，Β:0.05 ?0.1 %，S1:0.1 ?
0.3%，余量为Α1。
[0006]优选地，Cu、Mn、Zr的重量比为6?8:2?3:5?7。
[0007]优选地，其组分按重量百分比包括:Cu:0.6?0.8%,Μη:0.2?0.3%,L1:0.05?
0.07 %，T1:0.7 ?0.9 %，Zr:0.5 ?0.7 %，Be:0.4 ?0.5 %，Mg:0.12 ?0.18 %，N1:
0.09 ?0.11%，Sn:0.02 ?0.04%, In:0.18 ?0.22%, Sb:0.06 ?0.07%, Cd:0.15 ?
0.25%, Cr:0.3 ?0.4%，Y:0.03 ?0.04%, B:0.07 ?0.09%, S1:0.15 ?0.25%，余量为Alo
[0008]优选地，T1、Zr、Cr、Y的重量比为 8:6:3.5:0.4。
[0009]优选地，其组分按重量百分比包括:Cu:0.7%，Mn:0.25%，Li:0.06%, Ti:0.8%,Zr:0.6%,Be:0.4%,Mg:0.15%,N1:0.l%,Sn:0.03%, In:0.2%,Sh:0.06%,Cd:0.2%,Cr:0.35%, Y:0.04%, B:0.08%, S1:0.2%，余量为 Al。
[0010]本发明还提出的上述高强度耐热铝管的制备方法，包括如下步骤:熔炼浇注，热挤压，精整，固溶处理，时效处理。
[0011 ] 优选地，热挤压步骤中，挤压温度为380?400 °C。
[0012]优选地，固溶处理步骤中，升温至300?320 °C，保温40?50min，再升温至380?400 °C，保温25?30min，再升温至450?460 °C，保温2?3h，水冷。
[0013]优选地，时效处理步骤中，自然时效90?150min，接着人工时效120?200min，人工时效温度为180?200°C。
[0014]合金的平面内各向异性主要受材料的变形特点和组织结构控制，而与材料的晶粒结构关系不大。在合金里添加Μη元素改变铝合金的再结晶行为，控制合金中的组织结构组份和强度，是减小材料各向异性的重要手段。添加了 Μη元素的铝合金，还能增强铝合金的强度和韧度。
[0015]Ni和Cu的含量是影响铝合金塑性的重要因素，提高Ni和Cu含量往往可以提高铝合金的强度，因此Cu元素在合金中的重量百分比的控制能极大的影响铝合金的强度。
[0016]添加了 Ti元素的铝合金可在600°C或更高的温度下长期使用，能在-196?253°C低温下保持较好的延性及韧性，避免了金属冷脆性，而且能显著提高合金的强度、硬度和耐磨性，但是会降低合金的塑性和韧性。
[0017]In能增加铝合金的再结晶湿度，提高铝合金的加工性、浇铸性和焊接性能。
[0018]Cr在铝合金中形成(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性。
[0019]Si是改善流动性能的主要成份，从共晶到过共晶都能得到最好的流动性，还可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。
[0020]Zr在合金冶炼中能发挥脱氧、除氮、去硫的作用，而且锆具有很强的延展性，铝合金里加入Zr，硬度和强度就会惊人地提高。
[0021]Y作为稀土元素，极易与金属和非金属作用，生成相应的稳定化合物，Y加入到铝合金中可起到微合金化的作用。在铝液中熔入Y元素，易填补合金相得表明缺陷，降低两相界面上的表面张力，使合金的组织细化，改变合金的结晶条件，Y还能与Cu、Μη等形成稳定的难熔金属化合物，能提高铝合金的室温强度、耐热强度和熔体流动性，对铝合金具有良好的变质效果。
[0022]而且稀土对氢的吸附力特别大，能大量吸附和溶解氢，稀土与氢的化合物熔点较高，并且弥散分布于铝液中，以化合物形成的氢不会聚集形成气泡，大大降低铝的含氢量和针孔率。
[0023]在高温下，合金的晶界是薄弱环节，加入微量的B、Zr和Y可改善晶界强度。这是因为Y能净化晶界，B、Zr原子能填充晶界空位，降低蠕变过程中晶界扩散速率，提高塑性和强度。在铝合金里添加Y，能细化合金的晶粒，新生成的杆状相在晶界上分布抑制了晶界上的位错运动，穿晶分布的杆状相可以在两个晶粒间起到桥接作用，不仅阻止了晶界的滑移，还阻碍了相邻晶粒的相对运动，增强了合金的抗拉强度，强化合金的结构。
[0024]本发明的铝管具有高强度和高硬度，增强了铝管的抗拉强度和延展性，使本发明220°C时的强度彡580MPa，280°C时的强度彡400MPa，320°C时的强度彡280MPa。
【具体实施方式】
[0025]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0026]实施例1
[0027]本发明提出的一种高强度耐热铝管，其组分按重量百分比包括:Cu:0.5%, Μη:0.4%, Li:0.04%, Ti:1%, Zr:0.4%, Be:0.6%, Mg:0.1%, N1:0.12%, Sn:0.01%, In:0.25%, Sb:0.05%, Cd:0.3%, Cr:0.2%,Y:0.05%, B:0.05%, S1:0.3%，余量为 Al。
[0028]本发明还提出的上述高强度耐热铝管的制备方法，包括如下步骤:熔炼浇注，热挤压，精整，固溶处理，时效处理。
[0029]热挤压步骤中，挤压温度为380 °C。
[0030]固溶处理步骤中，升温至320°C，保温40min，再升温至400°C，保温25min，再升温至460°C，保温2h，水冷。
[0031 ] 时效处理步骤中，自然时效150min，接着人工时效120min，人工时效温度为200。。。
[0032]实施例2
[0033