[发明专利]稀土铝镁合金阻隔防爆材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝镁合金防爆材料，尤其是涉及一种稀土铝镁合金阻隔防爆材料。

背景技术

当下，石油、甲烷等可燃或易燃物已成为人类不可或缺的化学能源，然而这些资源的运输或储存却增加了导致火灾及爆炸的危险性。据有关资料显示，因可燃或易燃物引起的火灾或爆炸之后引发的大火，较普通火灾更难控制，通常一旦发生火警或爆炸，消防只能做善后工作，以期尽量减少损失。

针对上述问题，近20年来，国内外的研发人员先后对用于可燃或易燃物的防爆、抑爆材料进行了专门研究，并取得了一些成果。如中国兵器工业第五二研究所研发的用于易燃易爆物品的抑爆材料（中国专利公开号 1077172，其公开的材料成分为:Mn0.8～1.8、Fe0.3～0.7、Si0.3～0.6、Cu0.1～0.2、Zn0.1、Mg0.03～0.1、余量为Al）就由切缝并扩展后的特种铝合金箔网制成。该材料分为网状和球状两种抑爆材料, 具有蜂窝状的多孔结构。如果使用该材料对挥发性可燃液体储存容器进行填充，若填充得当，即使储存容器中达到了最猛烈爆炸条件时，也可将爆炸威力（爆炸压力峰值）降低，同时容器内按有效抑爆要求充填轻质抑爆材料后，容器净容积损失率仅为1.2～1.4%。其阻隔防爆的原理是：由于抑爆材料叠层中的网眼具有蜂窝状的多孔结构，可以把油箱内腔分成许多很小的“隔室”。这些“隔室”可以遏制火焰的传播，同时，利用其材料的热传导效应，可以迅速地将燃烧释放出来地绝大部分热量吸收掉。使燃烧反应后的最终温度Tf大大降低，反应气体的膨胀程度缩小，容器的压力值增高不大。

 但截至目前，该类铝镁合金抑爆材料并没有在国内外得到较好的推广使用。其原因是：现有铝镁合金强度、延伸率性能有限，使用过程中容易产生的碎片以致堵塞油路。并且由于防爆材料长期浸泡在易燃易爆物介质中，容易导致铝镁合金材料腐蚀。另外，材料在燃爆时的高温高压环境中，其耐高温、抗热裂和强度性能还不够理想。正是因为现有铝镁合金抑爆材料存在着很多不足，导致其应用范围并不广泛。

发明内容

本发明的目的是提供一种稀土铝镁合金阻隔防爆材料，以解决现有铝镁合金防爆材料不耐腐蚀，强度、延伸率、耐高温、抗热裂性能有限的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种稀土铝镁合金阻隔防爆材料，它由下列化学成分按质量百分比制成：Mg0.8～1.8%，Fe0.3～0.5%，Si0.3～0.6%，Mn0.8～1.8，Cu0.1～0.2%，Zn0.1～0.2%，稀土金属0.45～1.0%，余量为铝和不可避免的杂质。

作为优选，在本发明组分中：稀土金属具体组分为：Y、Ce、La、Sc；其中各元素占材料总质量的百分比为：Y0.1～0.2%、Ce0.1～0.2%、La0.2～0.5%、Sc0.05～0.1%。

稀土金属在铝镁合金防爆材料中具有强化、变质、净化作用，可降低合金的固相线，有效地缩小热脆弱区。在铝镁合金熔液中加入0.45～1.0wt%稀土金属，可吸收其中一部分氢，因而可明显降低铝镁合金凝固过程中因析出的氢而造成的针孔。阻止的铝镁合金在600～760℃温度下氧化。加入稀土金属还可使铝镁合金中的FeAl、AlFeSi等微合金相等形成多元的金属化合物，使铝镁合金中粗大的铁相细化乃至球化，使硅由粗片状改变为细条状和颗粒状，从而大幅提高了铝镁合金防爆材料的力学性能。

具体来说，在本发明所需要添加的稀土金属中， La（镧）对去除氧、硫、磷等非金属杂质和铅、锡等低熔点金属杂质作用最明显，并且还能细化晶粒。生成LaAl、La（CuAl）等金属间化合物起强化晶界的作用，因而降低了热裂倾向。

Y（钇）具有优良的抗球化衰退作用，是铝镁合金防爆材料中的优良净化剂和改性添加剂，添加钇的铝镁合金防爆材料拥有良好的高温抗氧化性能。

Ce（铈）与铝镁合金中的许多元素形成AlCuCe、AlSiCe等金属间化合物，金属间化合物在高温下十分稳定，硬度高且呈网状分布于晶界，可阻碍蠕变滑移，因而起到了高温强化的作用。使得合金的强度和硬度提高，并可在燃料爆炸燃烧时，降低铝镁合金防爆材料产生的热裂，使铝镁合金防爆材料的耐高温性能得到进一步改善。     Sc（钪）比起钇和镧元素来，虽然用量较少，但作用明显。很少量的钪加入铝镁合金防爆材料中，就可进一步改善铝镁合金防爆材料在高温、高压极端恶劣环境中的强度和耐热性能。