CN102634703B - 一种抑爆材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种抑爆材料的制备方法，抑爆材料的化学成分重量百分比为Si0.3～0.5，Fe0.1～0.3，Cu0.15～0.25，Mn1.0～1.5，Mg1.0～1.5，Zn0.1～0.3，Ti0.15～0.25，La0.03～0.06，Ce0.05～0.09，A1余量。并采用多次加热锻压方法细化其晶粒组织。本发明的抑爆材料具有良好的抗挤压、防塌陷、无掉渣和强度高的抑爆性能，且该方法能大幅度提高抑爆材料的强度、塑性、断裂韧度、抗疲劳强度等性能指标，工艺简便易行，延长抑爆材料的使用寿命。

Description

一种抑爆材料的制备方法
技术领域
本发明属于一种抑爆材料的制备方法。
背景技术
抑爆材料是装设于易燃易爆流体贮存容器内呈蜂窝网状膨松性材料，是可防止或易燃易爆流体发生燃烧***的一种功能材料。
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。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑爆材料的制备方法，用该方法制备的抑爆材料具有良好的抗挤压、防塌陷、无掉渣和强度高的抑爆性能，且该方法能大幅度提高抑爆材料的强度、塑性、断裂韧度、抗疲劳强度等性能指标，工艺简便易行，延长抑爆材料的使用寿命。
为此，本发明的抑爆材料的化学成分重量百分比为Si0.3～0.5，Fe0.1～0.3，Cu0.15～0.25，Mn1.0～1.5，Mg1.0～1.5，Zn0.1～0.3，Ti0.15～0.25，La0.03～0.06，Ce0.05～0.09，A1余量。
优选组份化学成分重量百分比为：所述的抑爆材料的化学成分重量百分比为Si0.35～0.45，Fe0.15～0.2，Cu0.17～0.20，Mn1.1～1.3，Mg1.1～1.3，Zn0.15～0.27，Ti0.19～0.22，La0.04～0.05，Ce0.06～0.08，A1余量。
本发明的抑爆材料的制备方法，包括将上述化学成分的抑爆材料装入熔化炉中加温730℃～750℃化成液态，液态停留时间1～1.5小时；将上述液态料采用氮气净化除渣除气，静止0.5～1小时后，倒入结晶器中铸成0.5～0.8吨的坯料；冷却后，将坯料用刮面机铣面，铣面厚度0.1～1mm。还包括：
(1)将铸成0.5～0.8吨的坯料加热到其相变点以下70℃～90℃的温度范围内，保温2～3小时，锻压坯料使其变形量至60％～70％，使其粗大晶粒破碎，并空冷至室温；
(2)再加热坯料，至坯料的再结晶温度期间内，保温1～2小时，空冷至室温，使粗大破碎的晶粒细化及均匀化；
(3)再加热坯料，加热温度为相变点以下80℃～110℃，保温1～2小时，连续锻压，锻压坯料使其变形量至80％～90％，使其发生动态再结晶而细化该坯料晶粒；
(4)锻造后，用常温水快速冷却至室温；
(5)再加热锻件到其相变点以下70℃～90℃范围内，保温1～2小时，锻压坯料使其变形量至30％～40％，停止锻压并空冷室温；
(6)再将坯料采用热轧法，热轧温度440℃～490℃，用热轧机轧制成厚度6～6.5mm，宽40～900mm的薄坯卷；
(7)将薄坯卷用冷轧机轧到厚度0.05～0.2毫米，宽度40～900mm的铝箔坯料条卷；
(8)将坯料条卷常温下经冲压开缝、拉伸即制成抑爆材料。
所述的步骤(1)中坯料加热到其相变点以下75℃～85℃的温度范围内，保温2～3小时。所述的步骤(3)中加热温度为相变点以下90℃～100℃。
上述结构设计实现了本发明的目的。
本发明的优点是：用该方法制备的抑爆材料具有良好的抗挤压、防塌陷、无掉渣和强度高的抑爆性能，且该方法能大幅度提高抑爆材料的强度、塑性、断裂韧度、抗疲劳强度等性能指标，工艺简便易行，可以节约能源，降低成本，延长抑爆材料的使用寿命。
用本发明的方法制造出的抑爆材料内部结晶发生改变且均匀，能将抑爆材料内部粗大不均匀晶粒组织加工为细小均匀组织，从而大幅度提高抑爆材料的强度、塑性、断裂韧度，疲劳强度等性能指标，有良好的阻滞和吸热作用，可有效地抑制或防止可燃气体燃爆的发生。
该抑爆材料的特殊结构和良好的导电性能防止车辆油箱、油罐内由于燃料流动、冲击等因素而产生静电，从而可避免因静电引发的燃爆事故。
该抑爆材料能显著降低容器内液体燃料的晃动程度，因而可大幅度减轻燃料对容器的冲击破坏。另外，在意外事故中，万一容器破漏，该材料可减缓液体燃料的外泄速度，为修补赢得时间。
该抑爆材料化学性能稳定，加工和使用过程中不掉渣、不堵塞油路、耐蚀性强，对容器内介质无任何不良影响，因而不会影响燃料的使用性能；使用中也不需要任何后勤保养和维护。该材料不仅可用于油品、液化石油气等贮存器，也可用于丙烷、丙酮、乙醇、乙炔等易燃易爆流体容器中。
具体实施方式
本发明的抑爆材料的化学成分重量百分比为Si0.3～0.5，Fe0.1～0.3，Cu0.15～0.25，Mn1.0～1.5，Mg1.0～1.5，Zn0.1～0.3，Ti0.15～0.25，La0.03～0.06，Ce0.05～0.09，A1余量。其中La和Ce以混合稀土(La-Ce)形式加入。
优选组份化学成分重量百分比为：所述的抑爆材料的化学成分重量百分比为Si0.35～0.45，Fe0.15～0.2，Cu0.17～0.20，Mn1.1～1.3，Mg1.1～1.3，Zn0.15～0.27，Ti0.19～0.22，La0.04～0.05，Ce0.06～0.08，A1余量。其中La和Ce以混合稀土(La-Ce)形式加入。
本发明的抑爆材料的制备方法，包括将上述化学成分的抑爆材料装入熔化炉中加温730℃～750℃化成液态，液态停留时间1～1.5小时；将上述液态料采用氮气净化除渣除气，静止0.5～1小时后，倒入结晶器中铸成0.5～0.8吨的坯料；冷却后，将坯料用刮面机铣面，铣面厚度0.1～1mm。还包括：
(1)将铸成0.5～0.8吨的坯料加热到其相变点以下70℃～90℃的温度范围内，保温2～3小时，锻压坯料使其变形量至60％～70％，使其粗大晶粒破碎，并空冷至室温。变形量为坯料变形前的高度减去坯料变形后的高度除以坯料变形前的高度(或使用截面积计算，变形量为坯料变形后的水平截面积减去坯料变形前的水平截面积除以坯料变形后的水平截面积)。
(2)再加热坯料，至坯料的再结晶温度期间内，保温1～2小时，空冷至室温，使粗大破碎的晶粒细化及均匀化；
(3)再加热坏料.加热温度为相变点以下80℃～110℃，保温1～2小时，连续锻压，锻压坯料使其变形量至80％～90％，使其发生动态再结晶而细化该坯料晶粒；
(4)锻造后，用常温水快速冷却至室温；
(5)再加热锻件到其相变点以下70℃～90℃范围内，保温1～2小时，锻压坯料使其变形量至30％～40％，停止锻压并空冷室温；
(6)再将坯料采用热轧法，热轧温度440℃～490℃，用热轧机轧制成厚度6～6.5mm，宽40～900mm的薄坯卷；
(7)将薄坯卷用冷轧机轧到厚度0.05～0.2毫米，宽度40～900mm的铝箔坯料条卷；
(8)将坯料条卷常温下经冲压开缝、拉伸即制成抑爆材料。
所述的步骤(1)中坯料加热到其相变点以下75℃～85℃的温度范围内，保温2～3小时。所述的步骤(3)中加热温度为相变点以下90℃～100℃。
具体实施方案以抑爆材料的化学成分重量百分比为Si0.35～0.45，Fe0.15～0.2，Cu0.17～0.20，Mn1.1～1.3，Mg1.1～1.3，Zn0.15～0.27，Ti0.19～0.22，La0.04～0.05，Ce0.06～0.08，A1余量。相变点为660～700℃，再结晶温度为350～490℃。其中La和Ce以混合稀土(La-Ce)形式加入。将上述化学成分的抑爆材料装入熔化炉中加温730℃～750℃化成液态，液态停留时间1.5小时。将上述液态料采用氮气净化除渣除气，静止1小时后，倒入结晶器中铸成0.6吨的坯料。冷却后，将坯料用刮面机铣面，铣面厚度0.8mm。将铸成0.6吨的坯料加热到590℃，保温2～3小时，锻压坯料使其变形量至65％，使其粗大晶粒破碎，并空冷至室温。再加热坯料，至坯料至400℃，保温1～2小时，空冷至室温(20℃左右)，使粗大破碎的晶粒细化及均匀化。再加热坯料至580℃，保温1～2小时，连续锻压，锻压坯料使其变形量至85％，使其发生动态再结晶而细化该坯料晶粒。锻造后，用常温水(20℃左右)快速冷却到室温(20℃左右)，使合金发生相变。再加热锻件到590℃，保温1.5小时，锻压坯料使其变形量至35％，停止锻压并空冷至室温。再将坯料采用热轧法，热轧温度450℃，用热轧机轧制成厚度6～6.5mm，宽40～900mm的薄坯卷。将薄坯卷用冷轧机轧到厚度0.05～0.2毫米，宽度40～900mm的铝箔坯料条卷。将坯料条卷常温下经冲压开缝、拉伸即制成抑爆材料。
本发明制造出抑爆材料与现有抑爆材料A(北京x防爆厂产)，B(上海x厂产)，C(美国产)种的性能进行对比分析。
表
Figure GSB0000124581780000051
表比较表明用本发明获得的抑爆材料与现有抑爆材料的抗拉强度、屈服强、疲劳强度和塑性均比现有抑爆材料的性能高。本发明使用寿命较比较产品延长1～2倍，且使用期内保持良好的抑爆功能。
总之，本发明抑爆材料具有良好的抗挤压、防塌陷、无掉渣和强度高的抑爆性能，且该方法能大幅度提高抑爆材料的强度、塑性、断裂韧度、抗疲劳强度等性能指标，工艺简便易行，延长抑爆材料的使用寿命。

Claims (4)

1.一种抑爆材料的制备方法，制备方法包括将下述化学成分的抑爆材料装入熔化炉中加温730℃～750℃化成液态，液态停留时间1～1.5小时，将上述液态料采用氮气净化除渣除气，静止0.5～1小时后，倒入结晶器中铸成0.5～0.8吨的坯料；冷却后，将坯料用刮面机铣面，铣面厚度0.1～1mm，其特征在于：
抑爆材料的化学成分重量百分比为Si0.3～0.5，Fe0.1～0.3，Cu0.15～0.25，Mn1.0～1.5，Mg1.0～1.5，Zn0.1～0.3，Ti0.15～0.25，La0.03～0.06，Ce0.05～0.09，A1余量；
制备方法是，
(1)将铸成0.5～0.8吨的坯料加热到其相变点以下70℃～90℃的温度范围内，保温2～3小时，锻压坯料使其变形量至60％～70％，使其粗大晶粒破碎，并空冷至室温；
(2)再加热坯料，至坯料的再结晶温度期间内，保温1～2小时，空冷至室温，使粗大破碎的晶粒细化及均匀化；
(3)再加热坯料，加热温度为相变点以下80℃～110℃，保温1～2小时，连续锻压，锻压坯料使其变形量至80％～90％，使其发生动态再结晶而细化该坯料晶粒；
(4)锻造后，用常温水快速冷却至室温；
(5)再加热锻件到其相变点以下70℃～90℃范围内，保温1～2小时，锻压坯料使其变形量至30％～40％，停止锻压并空冷室温；
(6)再将坯料采用热轧法，热轧温度440℃～490℃，用热轧机轧制成厚度6～6.5mm，宽40～900mm的薄坯卷；
(7)将薄坯卷用冷轧机轧到厚度0.05～0.2毫米，宽度40～900mm的铝箔坯料条卷；
(8)将坯料条卷常温下经冲压开缝、拉伸即制成抑爆材料。
2.按权利要求1所述的一种抑爆材料的制备方法，其特征在于：
所述的抑爆材料的化学成分重量百分比为Si0.35～0.45，Fe0.15～0.2，Cu0.17～0.20，Mn1.1～1.3，Mg1.1～1.3，Zn0.15～0.27，Ti0.19～0.22，La0.04～0.05，Ce0.06～0.08，A1余量。
3.根据权利要求1所述的一种抑爆材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中坯料加热到其相变点以下75℃～85℃的温度范围内，保温2～3小时。
4.根据权利要求1所述的一种抑爆材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中加热温度为相变点以下90℃～100℃。
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