本發(fā)明涉及鋁合金金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種防火鋁合金。
背景技術(shù)：
：鋁是產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵的第二大類金屬材料，由于性能好，用途廣，需量大，且回收成本低，被譽(yù)為“萬能金屬”。統(tǒng)計(jì)表明：我國(guó)現(xiàn)有124個(gè)產(chǎn)業(yè)中有113個(gè)行業(yè)使用鋁制品，產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高達(dá)91％，因而鋁產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要支柱性原材料產(chǎn)業(yè)之一。其中鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用，使用量?jī)H次于鋼。鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類：變形鋁合金能承受壓力加工?？杉庸こ筛鞣N形態(tài)、規(guī)格的鋁合金材。主要用于制造航空器材、建筑用門窗等。形變鋁合金又分為不可熱處理強(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。不可熱處理強(qiáng)化型不能通過熱處理來提高機(jī)械性能，只能通過冷加工變形來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化，它主要包括高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等?？蔁崽幚韽?qiáng)化型鋁合金可以通過淬火和時(shí)效等熱處理手段來提高機(jī)械性能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。形變鋁合金的應(yīng)用范圍極廣，具有良好的可塑性，可以加工制成滿足人們需要的各種形狀，且具有一定的強(qiáng)度，當(dāng)前人們對(duì)防火性能的需求越來越多，尤其在突發(fā)火災(zāi)上，人們迫切需求一種具有鋁合金性能又能防火的新型鋁合金，傳統(tǒng)具有防火的合金大多都是采用涂布防火涂層的方式，不僅防火能力有限，還會(huì)因?yàn)槟p剝落等不可避免的損傷失去防火作用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決
背景技術(shù)：
中當(dāng)前鋁合金材料的短板問題，本發(fā)明提供了一種防火鋁合金，其燃燒性能達(dá)到了A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種防火鋁合金，該防火鋁合金以質(zhì)量百分比計(jì)含有，Mg：2.5-2.7%、Ni：0.9-1.1%、Si：5.8-5.9%、Cl：0.003-0.004%、S：0.025-0.028%、Mn：0.8-0.9%、Fe：1.5-2.0%、Mo：1.2-1.3%、Cr：0.5-0.8%、Zn：1.3-1.5%、Cu：1.4-1.6%、Ti：0.15-0.18%、石墨纖維0.03-0.05%、余量的鋁和不可避免的雜質(zhì)，所述石墨纖維是由聚酰亞胺纖維和聚丙烯腈纖維石墨化所得。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，該防火鋁合金制備方法為：（1）將新制電解鋁加到中頻爐中加熱至680-720℃，待鋁料完全融化后逐步加入其它金屬及非金屬，完全熔煉成液后，快速攪拌10-15分鐘，扒渣后檢測(cè)合金成分并作調(diào)整；（2）向上述合金液中加入配制好的精煉劑，攪拌25-30分鐘，撈出渣滓，再放入石墨纖維，攪拌均勻，得到熔融合金液；（3）將熔融合金液倒入到壓鑄機(jī)的壓室內(nèi)，以75-80m/秒的高速充填到壓鑄模具的型腔，并使合金液在壓力下凝固而形成鑄件，之后以每小時(shí)100-150℃的速度降溫，直至降為60-80℃，進(jìn)行缺陷修復(fù)即得鋁合金制品。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，所述石墨纖維合成方法為：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55-65%的聚酰亞胺纖維和35-45%的聚丙烯腈纖維共紡，經(jīng)過500-600℃預(yù)氧化后，在1500-1600℃下高溫碳化，置于2400-2600℃氬氣氛圍中石墨化所得，形成的六方晶格石墨結(jié)構(gòu)包覆熔點(diǎn)極高的金屬元素。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（1）中加入其它金屬及非金屬的原則為：先加入熔點(diǎn)低的，再加入熔點(diǎn)高的。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（2）中，步驟（2）中所述精煉劑按重量份計(jì)由下列原料混合壓塊而成：氯化鈉9.5-10.0份、氯化鉀8.5-9.5份、海泡石粉5.5-6.5份、氟化鋁鈉1.0-1.2份、二氧化鋅0.8-1.0份、氟硼酸鉀3.0-3.2份、竹炭粉2.0-2.3份、氮化鋁1.2-1.4份、二硼化釩1.0-1.2份、碳化硅2.0-2.2份，該精煉劑增加與熔融物的接觸面積，提高了收得率。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（3）中，填充壓力為45-65MPa，結(jié)晶凝固壓力為75-100MPa。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明中添加的合金成分改變了傳統(tǒng)鋁合金鑄造性能和耐腐蝕性能較差的不足，加入的石墨纖維起到了提高防火性能以及強(qiáng)度性能的作用，由聚酰亞胺纖維和聚丙烯腈纖維石墨化所得，能夠與熔點(diǎn)極高的Mo及Cr形成微孔結(jié)構(gòu)，在一千多度高溫下不燃燒、不熔化、不收縮、不變形、無毒氣、無濃煙，可以耐1500℃的高溫，面對(duì)火災(zāi)，耐火時(shí)間可達(dá)3小時(shí)，并且隔熱、隔煙、抗壓、抗老化、耐磨蝕等各項(xiàng)功能良好。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。實(shí)施例1一種防火鋁合金，該防火鋁合金以質(zhì)量百分比計(jì)含有，Mg：2.5%、Ni：0.9%、Si：5.8%、Cl：0.003%、S：0.025%、Mn：0.8%、Fe：1.5%、Mo：1.2%、Cr：0.5%、Zn：1.3%、Cu：1.4%、Ti：0.15%、石墨纖維0.03%、余量的鋁和不可避免的雜質(zhì)，所述石墨纖維是由聚酰亞胺纖維和聚丙烯腈纖維石墨化所得。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，該防火鋁合金制備方法為：（1）將新制電解鋁加到中頻爐中加熱至680℃，待鋁料完全融化后逐步加入其它金屬及非金屬，完全熔煉成液后，快速攪拌10分鐘，扒渣后檢測(cè)合金成分并作調(diào)整；（2）向上述合金液中加入配制好的精煉劑，攪拌25分鐘，撈出渣滓，再放入石墨纖維，攪拌均勻，得到熔融合金液；（3）將熔融合金液倒入到壓鑄機(jī)的壓室內(nèi)，以75m/秒的高速充填到壓鑄模具的型腔，并使合金液在壓力下凝固而形成鑄件，之后以每小時(shí)100℃的速度降溫，直至降為60℃，進(jìn)行缺陷修復(fù)即得鋁合金制品。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，所述石墨纖維合成方法為：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%的聚酰亞胺纖維和45%的聚丙烯腈纖維共紡，經(jīng)過500℃預(yù)氧化后，在1500℃下高溫碳化，置于2400℃氬氣氛圍中石墨化所得，形成的六方晶格石墨結(jié)構(gòu)包覆熔點(diǎn)極高的金屬元素。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（1）中加入其它金屬及非金屬的原則為：先加入熔點(diǎn)低的，再加入熔點(diǎn)高的。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（2）中，步驟（2）中所述精煉劑按重量份計(jì)由下列原料混合壓塊而成：氯化鈉9.5份、氯化鉀8.5份、海泡石粉5.5份、氟化鋁鈉1.0份、二氧化鋅0.8份、氟硼酸鉀3.0份、竹炭粉2.0份、氮化鋁1.2份、二硼化釩1.0份、碳化硅2.0份，該精煉劑增加與熔融物的接觸面積，提高了收得率。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（3）中，填充壓力為45MPa，結(jié)晶凝固壓力為75MPa。實(shí)施例2一種防火鋁合金，該防火鋁合金以質(zhì)量百分比計(jì)含有，Mg：2.6%、Ni：1.0%、Si：5.85%、Cl：0.0035%、S：0.0265%、Mn：0.85%、Fe：1.75%、Mo：1.25%、Cr：0.65%、Zn：1.4%、Cu：1.5%、Ti：0.165%、石墨纖維0.04%、余量的鋁和不可避免的雜質(zhì)，所述石墨纖維是由聚酰亞胺纖維和聚丙烯腈纖維石墨化所得。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，該防火鋁合金制備方法為：（1）將新制電解鋁加到中頻爐中加熱至700℃，待鋁料完全融化后逐步加入其它金屬及非金屬，完全熔煉成液后，快速攪拌12分鐘，扒渣后檢測(cè)合金成分并作調(diào)整；（2）向上述合金液中加入配制好的精煉劑，攪拌27分鐘，撈出渣滓，再放入石墨纖維，攪拌均勻，得到熔融合金液；（3）將熔融合金液倒入到壓鑄機(jī)的壓室內(nèi)，以77m/秒的高速充填到壓鑄模具的型腔，并使合金液在壓力下凝固而形成鑄件，之后以每小時(shí)125℃的速度降溫，直至降為65℃，進(jìn)行缺陷修復(fù)即得鋁合金制品。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，所述石墨纖維合成方法為：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的聚酰亞胺纖維和40%的聚丙烯腈纖維共紡，經(jīng)過550℃預(yù)氧化后，在1550℃下高溫碳化，置于2500℃氬氣氛圍中石墨化所得，形成的六方晶格石墨結(jié)構(gòu)包覆熔點(diǎn)極高的金屬元素。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（1）中加入其它金屬及非金屬的原則為：先加入熔點(diǎn)低的，再加入熔點(diǎn)高的。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（2）中，步驟（2）中所述精煉劑按重量份計(jì)由下列原料混合壓塊而成：氯化鈉9.75份、氯化鉀9.0份、海泡石粉6.0份、氟化鋁鈉1.1份、二氧化鋅0.9份、氟硼酸鉀3.1份、竹炭粉2.15份、氮化鋁1.3份、二硼化釩1.1份、碳化硅2.1份，該精煉劑增加與熔融物的接觸面積，提高了收得率。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（3）中，填充壓力為55MPa，結(jié)晶凝固壓力為85MPa。實(shí)施例3一種防火鋁合金，該防火鋁合金以質(zhì)量百分比計(jì)含有，Mg：2.7%、Ni：1.1%、Si：5.9%、Cl：0.004%、S：0.028%、Mn：0.9%、Fe：2.0%、Mo：1.3%、Cr：0.8%、Zn：1.5%、Cu：1.6%、Ti：0.18%、石墨纖維0.05%、余量的鋁和不可避免的雜質(zhì)，所述石墨纖維是由聚酰亞胺纖維和聚丙烯腈纖維石墨化所得。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，該防火鋁合金制備方法為：（1）將新制電解鋁加到中頻爐中加熱至720℃，待鋁料完全融化后逐步加入其它金屬及非金屬，完全熔煉成液后，快速攪拌15分鐘，扒渣后檢測(cè)合金成分并作調(diào)整；（2）向上述合金液中加入配制好的精煉劑，攪拌30分鐘，撈出渣滓，再放入石墨纖維，攪拌均勻，得到熔融合金液；（3）將熔融合金液倒入到壓鑄機(jī)的壓室內(nèi)，以80m/秒的高速充填到壓鑄模具的型腔，并使合金液在壓力下凝固而形成鑄件，之后以每小時(shí)150℃的速度降溫，直至降為80℃，進(jìn)行缺陷修復(fù)即得鋁合金制品。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，所述石墨纖維合成方法為：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的聚酰亞胺纖維和35%的聚丙烯腈纖維共紡，經(jīng)過600℃預(yù)氧化后，在1600℃下高溫碳化，置于2600℃氬氣氛圍中石墨化所得，形成的六方晶格石墨結(jié)構(gòu)包覆熔點(diǎn)極高的金屬元素。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（1）中加入其它金屬及非金屬的原則為：先加入熔點(diǎn)低的，再加入熔點(diǎn)高的。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（2）中，步驟（2）中所述精煉劑按重量份計(jì)由下列原料混合壓塊而成：氯化鈉10.0份、氯化鉀9.5份、海泡石粉6.5份、氟化鋁鈉1.2份、二氧化鋅1.0份、氟硼酸鉀3.2份、竹炭粉2.3份、氮化鋁1.4份、二硼化釩1.2份、碳化硅2.2份，該精煉劑增加與熔融物的接觸面積，提高了收得率。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（3）中，填充壓力為65MPa，結(jié)晶凝固壓力為100MPa。防火性試驗(yàn)適用本發(fā)明的鋁合金制品和傳統(tǒng)鋁合金制品（作為對(duì)照組）進(jìn)行防火性能試驗(yàn)，所取鋁合金厚度均為2-3厘米，用噴火器對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)用鋁合金，記錄各溫度下耐火時(shí)長(zhǎng)，將試驗(yàn)結(jié)果記錄如表1所示：表1實(shí)施例和對(duì)照組防火試驗(yàn)結(jié)果記錄表項(xiàng)目550℃下800℃下1000℃下1500℃下實(shí)施例112小時(shí)11小時(shí)6小時(shí)15分鐘實(shí)施例213小時(shí)12小時(shí)7小時(shí)20分鐘實(shí)施例312小時(shí)11小時(shí)6.5小時(shí)16分鐘對(duì)照組1小時(shí)20分鐘即刻融化燃燒通過比較發(fā)現(xiàn)：本發(fā)明的鋁合金防火效果極好，在噴出溫度高達(dá)1500℃的火焰下，還能歷時(shí)20分鐘不融化，表明其防火效果是普通鋁合金的幾十倍，防火效果可以達(dá)到A級(jí)防火材料標(biāo)準(zhǔn)，屬于不燃性防火合金，在醫(yī)療、軍事、建筑等方面將有廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3