[发明专利]一种LNG船用铝合金板材及其制备方法

说明书

本申请实施例提供一种LNG船用铝合金板材及其制备方法，涉及铝合金加工制造技术领域。LNG船用铝合金板材的制备方法主要是按照合金成分组成：Si＜0.15％，Fe＜0.20％，Cu：0.12％‑0.18％，Mn：0.6％‑0.9％，Mg：5.6％‑6.0％，Cr＜0.10％，Zn：0.6％‑0.9％，Ti：0.01％‑0.05％，Zr：0.10％‑0.15％，Sc：0.10％‑0.20％配制原料并熔炼，通过喷嘴喷射打印到冷却平台上，获得铝合金铸锭；将铝合金铸锭进行均匀化热处理、轧制、稳定化热处理，获得最终状态的铝合金板材。采用液态3D打印成形技术制备得到LNG船用高均匀性铝合金厚板。

技术领域

本申请涉及铝合金加工制造技术领域，具体而言，涉及一种LNG船用铝合金板材及其制备方法。

背景技术

液化天然气(liquefied natural gas，LNG)船是在零下163摄氏度低温下运输液化气的专用船舶，LNG船超低温储罐由5000系铝合金宽厚板制造，其低温力学性能、耐腐蚀性能对储罐寿命、船只安全性和可靠性至关重要。

目前，5000系铝合金板材在LNG船上的应用受到限制，主要问题表现在板材成分、组织不均匀导致其力学性能不稳定、耐腐蚀性能差、应力变形大以及批次稳定性差等。

为此，自主制造5000系铝合金厚板，以满足LNG船用需求是亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种LNG船用铝合金板材及其制备方法，采用液态3D打印成形技术，制备得到LNG船用高均匀性铝合金厚板。

第一方面，本申请实施例提供了一种LNG船用铝合金板材的制备方法，包括以下步骤：

按照合金成分组成配制合金原料，合金成分组成按质量百分数计包括：Si＜0.15％，Fe＜0.20％，Cu：0.12％-0.18％，Mn：0.6％-0.9％，Mg：5.6％-6.0％，Cr＜0.10％，Zn：0.6％-0.9％，Ti：0.01％-0.05％，Zr：0.10％-0.15％，Sc：0.10％-0.20％；

将合金原料倒入到实现液态金属3D打印的熔炼腔室内，对合金原料进行熔炼，获得铝合金熔体；

将熔炼腔室内的铝合金熔体通过喷嘴喷射打印到冷却平台上，获得铝合金铸锭；

将铝合金铸锭进行均匀化热处理，获得热处理铸锭；

将铝合金铸锭进行轧制，获得厚度为12.5-40.0mm的铝合金板材；

将铝合金板材进行稳定化热处理，获得最终状态的铝合金板材。

在上述技术方案中，按照特定的5000系合金元素组成配制原料，通过提高主合金元素Mg含量，控制微量合金元素Zn、Mn的成分组合，设计LNG船用新型高镁铝合金，突破5000系铝合金通过添加昂贵稀土元素提升性能的传统思路。而且采用液态金属3D打印技术，制备出晶内高镁元素固溶、晶界低析出、超低宏观偏析的全等轴细晶的5000系铝合金铸锭，再依次进行均匀化热处理、轧制和稳定化热处理，制备得到LNG船用高均匀性铝合金厚板，有效解决挡当前5000系铝合金无法在LNG船上应用的问题。

在一种可能的实现方式中，合金成分组成按质量百分数计包括：Si＜0.10％，Fe＜0.15％，Cu：0.12％-0.13％，Mn：0.6％-0.7％，Mg：5.8％-6.0％，Cr＜0.10％，Zn：0.7％-0.9％，Ti：0.02％-0.04％，Zr：0.12％-0.15％，Sc：0.15％-0.20％。

在一种可能的实现方式中，熔炼的温度为720-760℃。

在上述技术方案中，熔炼的温度设定为720-760℃，对于本申请实施例特定的合金元素组成，熔炼温度不宜过高，过高熔体粘度降低，容易从喷嘴处流出，不易控制；熔炼温度过低，熔体粘度过高，不易从喷嘴喷出，影响打印。