权利要求
1.一种高性能耐热铝合金，其特征在于：包括以下质量分数的化学组分：
Cu：4.5～6.5%、Mg：0.5～2.3%、Si：0.5～1.5%、Ni：0.2～0.8%、Mn：0.3～2.0%、Mo：0.03～0.2%、Zr：0.03～0.2%、Ag：0.03～0.2%、Ti：0.01～0.15%、Fe≤0.4%、La：0.05～0.5%、Nd：0.05～0.5%、Er：0.05～0.5%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
2.根据权利要求1所述的高性能耐热铝合金，其特征在于：所述的高性能耐热铝合金包括以下质量分数的化学组分：
Cu：4.6～6.3%、Mg：0.6～2.0%、Si：0.6～1.3%、Ni：0.4～0.6%、Mn：0.6～1.6%、Mo：0.05～0.18%、Zr：0.05～0.18%、Ag：0.05～0.18%、Ti：0.01～0.12%、Fe≤0.3%、La：0.1～0.4%、Nd：0.1～0.4%、Er：0.1～0.4%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
3.根据权利要求1所述的高性能耐热铝合金，其特征在于：所述La、Nd、Er三种元素的总含量不低于0.25%且不高于0.80%，且La、Nd、Er三种元素的含量比例为(2～5):(1～4):(1～4)。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的高性能耐热铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，将铝锭、电解铜、铝镍中间合金、铝锰中间合金、铝钼中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铁中间合金、铝镧中间合金、铝钕中间合金、铝铒中间合金置于熔炼炉中升温至熔化，接着在760～860℃下保温熔炼得到熔体A;
(2)取步骤(1)中得到的熔体A在740～780℃下进行一次精炼，一次精炼的时间为40～70分钟，然后静置扒渣得到熔体B;
(3)向步骤(2)中得到的熔体B中加入工业硅、镁锭在720～820℃下保温熔炼，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标，得到熔体C;
(4)取步骤(3)中得到的熔体C在700～760℃下进行二次精炼，二次精炼的时间为20～40分钟，然后静置扒渣，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整，接着重新进行二次精炼并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标后得到熔体D，所述熔体D经过铸造后得到高性能耐热铝合金。
5.根据权利要求4所述的高性能耐热铝合金的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述保温熔炼的时间为1～3小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌10～20分钟;步骤(3)中所述保温熔炼的时间为1～2小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌10～20分钟。
6.根据权利要求4所述的高性能耐热铝合金的制备方法，其特征在于：所述一次精炼和二次精炼中采用的精炼气体均是由浓度为99.99%的高纯度氩气和浓度为99.99%的高纯氯气组成的混合气体，其中高纯度氩气和高纯度氯气的含量比为99:1。
7.一种无缝管材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、取权利要求4中所述熔体D经过双级过滤处理后进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒;
S2、取步骤S1中得到圆棒放入加热炉中在460～560℃下均匀化处理18～48小时，接着将圆棒取出冷却至室温，然后将圆棒锯切成所需的长度，再将切好的短圆棒放入工频加热设备中加热至400～500℃，接着取出圆棒进行反向挤压制成无缝管材，并冷却至室温;
S3、取步骤S2中得到的无缝管材放入立式淬火炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为480～560℃，固溶处理的时间为2～8小时，固溶处理结束后将无缝管材冷却至室温，然后将无缝管材进行拉伸校直与预拉伸处理，完成后放入矫直机中校直;
S4、将经过步骤S3处理的无缝管材放入时效炉中进行人工时效，人工时效的温度为150～205℃，人工时效的时间为16～48小时，人工时效完成后将无缝管材由时效炉内移出并强风冷却至室温，然后送至成品库保存。
8.根据权利要求7所述的无缝管材的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述熔体D的出炉温度为680～720℃，所述熔体D由熔炼炉放出经过流槽时，加入铝钛硼合金杆进行细化晶粒处理，然后将熔体D经过双级过滤处理后经过结晶器进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒，所述双级过滤的第一级采用60目陶瓷过滤板，第二级采用80目陶瓷过滤板，所述结晶器下降速度40～150毫米/分钟。
9.根据权利要求7所述的无缝管材的制备方法，其特征在于：步骤S2中，均化处理后将圆棒取出采用喷雾加强风的冷却方式冷却至室温，降温速度为5～50℃/分钟;反向挤压得到的无缝管材采用空冷方式冷区至室温，降温速度为10～30℃/分钟，挤压速度为2～8米/分钟;步骤S3中，固溶处理结束后将无缝管材采用水冷方式冷却至室温，降温速度为200～800℃/分钟;步骤S4中，人工时效完成后将无缝管材由时效炉内移出并强风冷却至室温，降温速度为50～100℃/分钟。
10.根据权利要求7所述的无缝管材的制备方法，其特征在于：步骤S3中，将无缝管材进行拉伸校直与预拉伸处理，完成后放入矫直机中校直，拉伸校直所施加的变形量为1～3%，预拉伸所施加的变形量为3～6%。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于铝合金材料与铸造技术领域，具体涉及一种高性能耐热铝合金及无缝管材的制备方法。
背景技术
[0002]铝合金材料因其较低的密度、适中的力学性能已在国民经济各个领域获得了广泛的应用。但传统铝合金材料的耐热性能较差，难以在超过450℃环境下长期服役，这限制了铝合金材料在许多环境下的应用。在地质勘探领域中，为了获得更深的钻探深度以及更快的钻探速度，同时降低地下腐蚀介质所带来的腐蚀失效风险，需要使用铝合金材料来生产钻杆。目前国外已经使用2014、2618、7075等不同牌号的铝合金来生产钻杆，但其仍然无法解决其耐热性能较差的问题，导致钻杆的使用寿命不足。故亟需开发一种室温力学性能优秀，耐热性能优秀，同时具备良好塑性的新型铝合金材料，以满足地质勘探领域对高性能铝合金管材的迫切需求。
发明内容
[0003]针对上述不足，本发明公开了一种高性能耐热铝合金，其具有良好的力学性能、耐热性能和塑性，利用所述高性能耐热铝合金生产得到的无缝管材，可以作为地质勘探的钻杆使用，解决了现有铝合金钻杆使用寿命不足的问题。
[0004]本发明是采用如下技术方案实现的：
一种高性能耐热铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Cu：4.5～6.5%、Mg：0.5～2.3%、Si：0.5～1.5%、Ni：0.2～0.8%、Mn：0.3～2.0%、Mo：0.03～0.2%、Zr：0.03～0.2%、Ag：0.03～0.2%、Ti：0.01～0.15%、Fe≤0.4%、La：0.05～0.5%、Nd：0.05～0.5%、Er：0.05～0.5%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
[0005]本发明以Cu、Mg、Si为主合金元素，一方面，能够在铝合金基体晶粒中形成固溶体，产生固溶强化作用;第二方面，在人工时效过程中，发生过饱和固溶体中溶质原子的脱溶分解，形成纳米尺度的析出相，产生沉淀强化作用。
[0006]同时，添加的Fe、Mn、Ni元素能够与Al元素形成热稳定性较高的中间相，提高合金的耐热性能;Mo、Zr元素与Al形成一系列复杂的中间相，这类中间相尺寸细小，一方面产生细化晶粒的作用，另一方面因其分解所需的温度较高，能够在较高温度下稳定存在，可提高合金材料的耐热性能;Ag元素一方面促进θ’沉淀析出，使沉淀析出相细小且分布均匀，另一方面Ag元素富集于θ’表面，阻碍θ’中的Cu元素在高温下长大，提高θ’相的热稳定性;Ti元素是通过铝钛硼合金杆在流槽中添加的，主要作用是细化合金铸态晶粒，避免粗大晶粒出现。
[0007]并且本发明使用的La、Nd、Er属于稀土元素，一方面能够与Al分别形成中间相，也能够与Mo、Zr等过度金属元素形成更加复杂的中间相，产生细化晶粒、抑制异常再结晶的作用，同时这些中间相具有较高的热稳定性，提高合金的耐热性能。
[0008]进一步的，所述的高性能耐热铝合金包括以下质量分数的化学组分：
Cu：4.6～6.3%、Mg：0.6～2.0%、Si：0.6～1.3%、Ni：0.4～0.6%、Mn：0.6～1.6%、Mo：0.05～0.18%、Zr：0.05～0.18%、Ag：0.05～0.18%、Ti：0.01～0.12%、Fe≤0.3%、La：0.1～0.4%、Nd：0.1～0.4%、Er：0.1～0.4%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝。
[0009]进一步的，所述La、Nd、Er三种元素的总含量不低于0.25%且不高于0.80%，且La、Nd、Er三种元素的含量比例为(2～5):(1～4):(1～4)。通过控制La、Nd、Er三种元素的含量及三种元素相互之间的用量比例，使得它们能够更好的与Al以及Mo、Zr等过度金属元素形成合适的中间相，提高细化晶粒、抑制异常再结晶的效果，进而提高铝合金产品的耐热性能。
[0010]所述的高性能耐热铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，将铝锭、电解铜、铝镍中间合金、铝锰中间合金、铝钼中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铁中间合金、铝镧中间合金、铝钕中间合金、铝铒中间合金置于熔炼炉中升温至熔化，接着在760～860℃下保温熔炼得到熔体A;
(2)取步骤(1)中得到的熔体A在740～780℃下进行一次精炼，一次精炼的时间为40～70分钟，然后静置扒渣得到熔体B;
(3)向步骤(2)中得到的熔体B中加入工业硅、镁锭在720～820℃下保温熔炼，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标，得到熔体C;
(4)取步骤(3)中得到的熔体C在700～760℃下进行二次精炼，二次精炼的时间为20～40分钟，然后静置扒渣得，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整，接着重新进行二次精炼并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标后得到熔体D，所述熔体D经过铸造后得到高性能耐热铝合金。
[0011]所述高性能耐热铝合金的性能参数达到以下标准：屈服强度≥460MPa，抗拉强度≥520MPa，断后延伸率≥14%。
[0012]进一步的，步骤(1)中所述保温熔炼的时间为1～3小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌10～20分钟;步骤(3)中所述保温熔炼的时间为1～2小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌10～20分钟。通过间歇性施加机械搅拌有利于促进炉料均匀熔炼。
[0013]进一步的，所述一次精炼和二次精炼中采用的精炼气体均是由浓度为99.99%的高纯度氩气和浓度为99.99%的高纯氯气组成的混合气体，其中高纯度氩气和高纯度氯气的含量比为99:1。
[0014]一种无缝管材的制备方法，其包括以下步骤：
S1、取上述熔体D经过双级过滤处理后进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒;
S2、取步骤S1中得到圆棒放入加热炉中在460～560℃下均匀化处理18～48小时，接着将圆棒取出冷却至室温，然后将圆棒锯切成所需的长度，再将切好的短圆棒放入工频加热设备中加热至400～500℃，接着取出圆棒进行反向挤压制成无缝管材，并冷却至室温;
S3、取步骤S2中得到的无缝管材放入立式淬火炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为480～560℃，固溶处理的时间为2～8小时，固溶处理结束后将无缝管材冷却至室温，然后将无缝管材进行拉伸校直与预拉伸处理，完成后放入矫直机中校直;
S4、将经过步骤S3处理的无缝管材放入时效炉中进行人工时效，人工时效的温度为150～205℃，人工时效的时间为16～48小时，人工时效完成后将无缝管材由时效炉内移出并强风冷却至室温，然后送至成品库保存。
[0015]进一步的，步骤S1中所述熔体D的出炉温度为680～720℃，所述熔体D由熔炼炉放出经过流槽时，加入铝钛硼合金杆进行细化晶粒处理，然后将熔体D经过双级过滤处理后经过结晶器进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒，所述双级过滤的第一级采用60目陶瓷过滤板，第二级采用80目陶瓷过滤板，所述结晶器下降速度40～150毫米/分钟。
[0016]进一步的，步骤S2中，均化处理后将圆棒取出采用喷雾加强风的冷却方式冷却至室温，降温速度为5～50℃/分钟;反向挤压得到的无缝管材采用空冷方式冷区至室温，降温速度为10～30℃/分钟，挤压速度为2～8米/分钟;步骤S3中，固溶处理结束后将无缝管材采用水冷方式冷却至室温，降温速度为200～800℃/分钟;步骤S4中，人工时效完成后将无缝管材由时效炉内移出并强风冷却至室温，降温速度为50～100℃/分钟。通过针对不同阶段中间产品的特性，采用不同的降温方式，不仅可以提高降温效率，而且可以避免因降温速度不当对产品性能造成影响。
[0017]进一步的，步骤S3中，将无缝管材进行拉伸校直与预拉伸处理，完成后放入矫直机中校直，拉伸校直所施加的变形量为1～3%，预拉伸所施加的变形量为3～6%。
[0018]本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：
本发明以Cu、Mg、Si为主合金元素，通过优化Fe、Mn、Ni、Mo、Zr、Ag、Ti等元素用量，同时利用La、Nd、Er等稀土元素作为增强剂改善铝合金性能，生产得到的铝合金具有优秀的室温力学性能、耐热性能和塑性。使用本发明所述高性能耐热铝合金经一系列成型加工与热处理后得到的无缝管材，具有优秀的耐高温性能、耐腐蚀性能与抗疲劳性能，可以将其作为钻杆使用，解决现有铝合金钻杆在热暴露或高温环境下使用寿命短的问题。
附图说明
[0019]图1是实施例1中制备得到的高性能耐热铝合金铸棒的100倍金相图。
[0020]图2是实施例1中制备得到的无缝管材的500倍金相图。
具体实施方式
[0021]以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0022]实施例1：一种高性能耐热铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Cu：5.2%、Mg：0.75%、Si：0.86%、Ni：0.45%、Mn：0.82%、Mo：0.13%、Zr：0.17%、Ag：0.09%、Ti：0.04%、Fe：0.26%、La：0.35%、Nd：0.25%、Er：0.16%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝;所述La、Nd、Er三种元素的含量比例为3.5:2.5:1.6;
本实施例所述的高性能耐热铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，将铝锭、电解铜、铝镍中间合金、铝锰中间合金、铝钼中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铁中间合金、铝镧中间合金、铝钕中间合金、铝铒中间合金置于熔炼炉中升温至熔化，接着在800℃下保温熔炼得到熔体A;所述保温熔炼的时间为2.5小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟;
(2)取步骤(1)中得到的熔体A在780℃下进行一次精炼，一次精炼的时间为60分钟，然后静置扒渣得到熔体B;
(3)向步骤(2)中得到的熔体B中加入工业硅、镁锭在760℃下保温熔炼，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标，得到熔体C;所述保温熔炼的时间为1.8小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟;
(4)取步骤(3)中得到的熔体C在740℃下进行二次精炼，二次精炼的时间为20分钟，然后静置扒渣得，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整，接着重新进行二次精炼并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标后得到熔体D，所述熔体D经过铸造后得到高性能耐热铝合金;
所述一次精炼和二次精炼中采用的精炼气体均是由浓度为99.99%的高纯度氩气和浓度为99.99%的高纯氯气组成的混合气体，其中高纯度氩气和高纯度氯气的含量比为99:1。
[0023]本实施例所述的无缝管材的制备方法，其包括以下步骤：
S1、取所述熔体D经过双级过滤处理后进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒;所述熔体D的出炉温度为680℃，所述熔体D由熔炼炉放出经过流槽时，加入铝钛硼合金杆进行细化晶粒处理，然后将熔体D经过双级过滤处理后经过结晶器进入铸造模盘进行半连续铸造得到Φ220mm的圆棒，所述双级过滤的第一级采用60目陶瓷过滤板，第二级采用80目陶瓷过滤板，所述结晶器下降速度86毫米/分钟;
S2、取步骤S1中得到圆棒放入加热炉中在520℃下均匀化处理24小时，接着将圆棒取出采用喷雾加强风的冷却方式冷却至室温，降温速度为15℃/分钟，然后将圆棒锯切成所需的长度，再将切好的短圆棒放入工频加热设备中加热至475℃，接着取出圆棒进行反向挤压制成直径为Φ90且厚度为9mm的无缝管材，挤压速度为4米/分钟，反向挤压得到的无缝管材采用空冷方式冷区至室温，降温速度为25℃/分钟;
S3、取步骤S2中得到的无缝管材放入立式淬火炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为520℃，固溶处理的时间为3小时，固溶处理结束后将无缝管材采用水冷方式冷却至室温，降温速度为650℃/分钟，将无缝管材进行拉伸校直与预拉伸处理，完成后放入矫直机中校直，拉伸校直所施加的变形量为2%，预拉伸所施加的变形量为4%;
S4、将经过步骤S3处理的无缝管材放入时效炉中进行人工时效，人工时效的温度为165℃，人工时效的时间为18小时，人工时效完成后将无缝管材由时效炉内移出并强风冷却至室温，降温速度为60℃/分钟，然后送至成品库保存。
[0024]实施例2：一种高性能耐热铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Cu：6.1%、Mg：0.18%、Si：1.1%、Ni：0.52%、Mn：0.53%、Mo：0.16%、Zr：0.14%、Ag：0.08%、Ti：0.02%、Fe：0.28%、La：0.28%、Nd：0.17%、Er：0.29%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝;所述La、Nd、Er三种元素的含量比例为2.8:1.7:2.9;
本实施例所述的高性能耐热铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，将铝锭、电解铜、铝镍中间合金、铝锰中间合金、铝钼中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铁中间合金、铝镧中间合金、铝钕中间合金、铝铒中间合金置于熔炼炉中升温至熔化，接着在820℃下保温熔炼得到熔体A;所述保温熔炼的时间为3小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟;
(2)取步骤(1)中得到的熔体A在760℃下进行一次精炼，一次精炼的时间为65分钟，然后静置扒渣得到熔体B;
(3)向步骤(2)中得到的熔体B中加入工业硅、镁锭在780℃下保温熔炼，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标，得到熔体C;所述保温熔炼的时间为2小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟;
(4)取步骤(3)中得到的熔体C在730℃下进行二次精炼，二次精炼的时间为30分钟，然后静置扒渣，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整，接着重新进行二次精炼并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标后得到熔体D，所述熔体D经过铸造后得到高性能耐热铝合金;
所述一次精炼和二次精炼中采用的精炼气体均是由浓度为99.99%的高纯度氩气和浓度为99.99%的高纯氯气组成的混合气体，其中高纯度氩气和高纯度氯气的含量比为99:1。
[0025]本实施例所述的无缝管材的制备方法，其包括以下步骤：
S1、取所述熔体D经过双级过滤处理后进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒;所述熔体D的出炉温度为720℃，所述熔体D由熔炼炉放出经过流槽时，加入铝钛硼合金杆进行细化晶粒处理，然后将熔体D经过双级过滤处理后经过结晶器进入铸造模盘进行半连续铸造得到Φ254mm的圆棒，所述双级过滤的第一级采用60目陶瓷过滤板，第二级采用80目陶瓷过滤板，所述结晶器下降速度70毫米/分钟;
S2、取步骤S1中得到圆棒放入加热炉中在500℃下均匀化处理30小时，接着将圆棒取出采用喷雾加强风的冷却方式冷却至室温，降温速度为10℃/分钟，然后将圆棒锯切成所需的长度，再将切好的短圆棒放入工频加热设备中加热至455℃，接着取出圆棒进行反向挤压制成直径为Φ100且厚度为12mm的无缝管材，挤压速度为6米/分钟，反向挤压得到的无缝管材采用空冷方式冷区至室温，降温速度为25℃/分钟;
S3、取步骤S2中得到的无缝管材放入立式淬火炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为500℃，固溶处理的时间为3.5小时，固溶处理结束后将无缝管材采用水冷方式冷却至室温，降温速度为700℃/分钟，将无缝管材进行拉伸校直与预拉伸处理，完成后放入矫直机中校直，拉伸校直所施加的变形量为1～3%，预拉伸所施加的变形量为3～6%;
S4、将经过步骤S3处理的无缝管材放入时效炉中进行人工时效，人工时效的温度为160℃，人工时效的时间为26小时，人工时效完成后将无缝管材由时效炉内移出并强风冷却至室温，降温速度为 70℃/分钟，然后送至成品库保存。
[0026]实施例3：一种高性能耐热铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Cu：4.9%、Mg：0.92%、Si：0.87%、Ni：0.58%、Mn：1.27%、Mo：0.16%、Zr：0.13%、Ag：0.10%、Ti：0.02%、Fe：0.21%、La：0.24%、Nd：0.18%、Er：0.12%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝;所述La、Nd、Er三种元素的含量比例为2.1:1.8:1.2;
本实施例所述的高性能耐热铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，将铝锭、电解铜、铝镍中间合金、铝锰中间合金、铝钼中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铁中间合金、铝镧中间合金、铝钕中间合金、铝铒中间合金置于熔炼炉中升温至熔化，接着在780℃下保温熔炼得到熔体A;所述保温熔炼的时间为2.5小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌15分钟;
(2)取步骤(1)中得到的熔体A在770℃下进行一次精炼，一次精炼的时间为70分钟，然后静置扒渣得到熔体B;
(3)向步骤(2)中得到的熔体B中加入工业硅、镁锭在780℃下保温熔炼，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标，得到熔体C;所述保温熔炼的时间为1小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌15分钟;
(4)取步骤(3)中得到的熔体C在730℃下进行二次精炼，二次精炼的时间为30分钟，然后静置扒渣，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整，接着重新进行二次精炼并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标后得到熔体D，所述熔体D经过铸造后得到高性能耐热铝合金;
所述一次精炼和二次精炼中采用的精炼气体均是由浓度为99.99%的高纯度氩气和浓度为99.99%的高纯氯气组成的混合气体，其中高纯度氩气和高纯度氯气的含量比为99:1。
[0027]本实施例所述的无缝管材的制备方法，其包括以下步骤：
S1、取所述熔体D经过双级过滤处理后进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒;所述熔体D的出炉温度为715℃，所述熔体D由熔炼炉放出经过流槽时，加入铝钛硼合金杆进行细化晶粒处理，然后将熔体D经过双级过滤处理后经过结晶器进入铸造模盘进行半连续铸造得到Φ178mm的圆棒，所述双级过滤的第一级采用60目陶瓷过滤板，第二级采用80目陶瓷过滤板，所述结晶器下降速度82毫米/分钟;
S2、取步骤S1中得到圆棒放入加热炉中在540℃下均匀化处理18小时，接着将圆棒取出采用喷雾加强风的冷却方式冷却至室温，降温速度为11℃/分钟，然后将圆棒锯切成所需的长度，再将切好的短圆棒放入工频加热设备中加热至460℃，接着取出圆棒进行反向挤压制成直径为Φ70且厚度为9mm的无缝管材，挤压速度为3米/分钟，反向挤压得到的无缝管材采用空冷方式冷区至室温，降温速度为30℃/分钟;
S3、取步骤S2中得到的无缝管材放入立式淬火炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为540℃，固溶处理的时间为3小时，固溶处理结束后将无缝管材采用水冷方式冷却至室温，降温速度为660℃/分钟，将无缝管材进行拉伸校直与预拉伸处理，完成后放入矫直机中校直，拉伸校直所施加的变形量为2%，预拉伸所施加的变形量为4%;
S4、将经过步骤S3处理的无缝管材放入时效炉中进行人工时效，人工时效的温度为165℃，人工时效的时间为18小时，人工时效完成后将无缝管材由时效炉内移出并强风冷却至室温，降温速度为80℃/分钟，然后送至成品库保存。
[0028]实施例4：一种高性能耐热铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Cu：4.5%、Mg：0.5%、Si：0.5%、Ni：0.2%、Mn：0.3%、Mo：0.03%、Zr：0.03%、Ag：0.03%、Ti：0.01%、Fe：0.35%、La：0.05%、Nd：0.05%、Er：0.05%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝;所述La、Nd、Er三种元素的含量比例为1:1:1;
本实施例所述的高性能耐热铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，将铝锭、电解铜、铝镍中间合金、铝锰中间合金、铝钼中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铁中间合金、铝镧中间合金、铝钕中间合金、铝铒中间合金置于熔炼炉中升温至熔化，接着在760℃下保温熔炼得到熔体A;所述保温熔炼的时间为2.5小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟;
(2)取步骤(1)中得到的熔体A在760℃下进行一次精炼，一次精炼的时间为40分钟，然后静置扒渣得到熔体B;
(3)向步骤(2)中得到的熔体B中加入工业硅、镁锭在745℃下保温熔炼，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标，得到熔体C;所述保温熔炼的时间为2小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌10分钟;
(4)取步骤(3)中得到的熔体C在735℃下进行二次精炼，二次精炼的时间为20分钟，然后静置扒渣得到熔体D，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整，接着重新进行二次精炼并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标后得到熔体D;
所述一次精炼和二次精炼中采用的精炼气体均是由浓度为99.99%的高纯度氩气和浓度为99.99%的高纯氯气组成的混合气体，其中高纯度氩气和高纯度氯气的含量比为99:1。
[0029]本实施例所述的无缝管材的制备方法，其包括以下步骤：
S1、取所述熔体D经过双级过滤处理后进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒;所述熔体D的出炉温度为680℃，所述熔体D由熔炼炉放出经过流槽时，加入铝钛硼合金杆进行细化晶粒处理，然后将熔体D经过双级过滤处理后经过结晶器进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒，所述双级过滤的第一级采用60目陶瓷过滤板，第二级采用80目陶瓷过滤板，所述结晶器下降速度40毫米/分钟;
S2、取步骤S1中得到圆棒放入加热炉中在460℃下均匀化处理18小时，接着将圆棒取出采用喷雾加强风的冷却方式冷却至室温，降温速度为9℃/分钟，然后将圆棒锯切成所需的长度，再将切好的短圆棒放入工频加热设备中加热至400℃，接着取出圆棒进行反向挤压制成直径为Φ70且厚度为9mm的无缝管材，挤压速度为2米/分钟，反向挤压得到的无缝管材采用空冷方式冷区至室温，降温速度为25℃/分钟;
S3、取步骤S2中得到的无缝管材放入立式淬火炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为480℃，固溶处理的时间为8小时，固溶处理结束后将无缝管材采用水冷方式冷却至室温，降温速度为500℃/分钟，将无缝管材进行拉伸校直与预拉伸处理，完成后放入矫直机中校直，拉伸校直所施加的变形量为1%，预拉伸所施加的变形量为3%;
S4、将经过步骤S3处理的无缝管材放入时效炉中进行人工时效，人工时效的温度为150℃，人工时效的时间为36小时，人工时效完成后将无缝管材由时效炉内移出并强风冷却至室温，降温速度为90℃/分钟，然后送至成品库保存。
[0030]实施例5：一种高性能耐热铝合金，其包括以下质量分数的化学组分：
Cu：6.5%、Mg：2.3%、Si：1.5%、Ni：0.8%、Mn：2.0%、Mo：0.2%、Zr：0.2%、Ag：0.2%、Ti：0.15%、Fe：0.4%、La：0.5%、Nd：0.5%、Er：0.5%，其他不可避免的单个杂质元素≤0.03%，杂质元素总量≤0.15%，余量为铝;所述La、Nd、Er三种元素的含量比例为1:1:1;
本实施例所述的高性能耐热铝合金的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按比例称取原料，将铝锭、电解铜、铝镍中间合金、铝锰中间合金、铝钼中间合金、铝锆中间合金、铝银中间合金、铝铁中间合金、铝镧中间合金、铝钕中间合金、铝铒中间合金置于熔炼炉中升温至熔化，接着在860℃下保温熔炼得到熔体A;所述保温熔炼的时间为2.5小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌15分钟;
(2)取步骤(1)中得到的熔体A在765℃下进行一次精炼，一次精炼的时间为70分钟，然后静置扒渣得到熔体B;
(3)向步骤(2)中得到的熔体B中加入工业硅、镁锭在820℃下保温熔炼，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标，得到熔体C;所述保温熔炼的时间为1.8小时，保温熔炼过程中间歇性施加机械搅拌，即每隔30分钟搅拌一次，每次搅拌15分钟;
(4)取步骤(3)中得到的熔体C在740℃下进行二次精炼，二次精炼的时间为40分钟，然后静置扒渣，从熔体中取样进行化学成分分析，若成分有偏差，则取步骤(1)中原料进行成分调整，接着重新进行二次精炼并再次取样分析，直至所有元素达到预期指标后得到熔体D，所述熔体D经过铸造后得到高性能耐热铝合金;
所述一次精炼和二次精炼中采用的精炼气体均是由浓度为99.99%的高纯度氩气和浓度为99.99%的高纯氯气组成的混合气体，其中高纯度氩气和高纯度氯气的含量比为99:1。
[0031]本实施例所述的无缝管材的制备方法，其包括以下步骤：
S1、取所述熔体D经过双级过滤处理后进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒;所述熔体D的出炉温度为720℃，所述熔体D由熔炼炉放出经过流槽时，加入铝钛硼合金杆进行细化晶粒处理，然后将熔体D经过双级过滤处理后经过结晶器进入铸造模盘进行半连续铸造得到圆棒，所述双级过滤的第一级采用60目陶瓷过滤板，第二级采用80目陶瓷过滤板，所述结晶器下降速度150毫米/分钟;
S2、取步骤S1中得到圆棒放入加热炉中在560℃下均匀化处理18小时，接着将圆棒取出采用喷雾加强风的冷却方式冷却至室温，降温速度为18℃/分钟，然后将圆棒锯切成所需的长度，再将切好的短圆棒放入工频加热设备中加热至480℃，接着取出圆棒进行反向挤压制成直径为Φ100且厚度为12mm的无缝管材，挤压速度为8米/分钟，反向挤压得到的无缝管材采用空冷方式冷区至室温，降温速度为25℃/分钟;
S3、取步骤S2中得到的无缝管材放入立式淬火炉中进行固溶处理，固溶处理的温度为560℃，固溶处理的时间为2小时，固溶处理结束后将无缝管材采用水冷方式冷却至室温，降温速度为450℃/分钟，将无缝管材进行拉伸校直与预拉伸处理，完成后放入矫直机中校直，拉伸校直所施加的变形量为3%，预拉伸所施加的变形量为6%;
S4、将经过步骤S3处理的无缝管材放入时效炉中进行人工时效，人工时效的温度为205℃，人工时效的时间为16小时，人工时效完成后将无缝管材由时效炉内移出并强风冷却至室温，降温速度为70℃/分钟，然后送至成品库保存。
[0032]对比例1：采用常规的2014-T6铝合金材质生产制造的无缝管材，即采用2014-T6铝合金经熔炼得到合金熔体后按照实施例1中无缝管材的制备方法经过铸造、均匀化处理、反向挤压、拉伸校直、预拉伸、矫直、固溶处理、人工时效得到无缝管材成品。
[0033]对比例2：采用常规的2024-T4铝合金材质生产制造的无缝管材，即采用2024-T4铝合金经熔炼得到合金熔体后按照实施例1中无缝管材的制备方法经过铸造、均匀化处理、反向挤压、拉伸校直、预拉伸、矫直、固溶处理、人工时效得到无缝管材成品。
[0034]实验例1：按照实施例1～5中和对比例1～2中所述方法制备无缝管材，并且进行如下测试：
室温力学性能测试：根据GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验 第1部分：室温试验方法》，无缝管材上随机位置取样进行机加工制成拉伸试样，并在拉伸测试机上进行测试，结果如表1所示。
[0035]表1 无缝管材力学性能检测结果
[0036]耐热性能测试：将无缝管材分别在175℃和200℃下保温500小时，冷却至室温后根据GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验 第1部分：室温试验方法》随即取样进行拉伸测试，结果如表2所示。
[0037]表2 无缝管材热暴露后性能检测结果
[0038]由表1可以看出，本发明制备的无缝管材的屈服强度、抗拉强度与延伸率均高于2014-T6与2024-T4铝合金;由表2可以看出，本发明制备的无缝管在200℃与175℃下经500小时热暴露后，在室温下的力学性能均高于2014-T6与2024-T4铝合金。
[0039]实验例2：按照实施例1～5中所述方法制备得到高性能耐热铝合金并且取对比例1～2中所述铝合金材料进行比较，对它们进行性能检测，具体结果见表3。
[0040]表3 不同方法制备的高性能耐热铝合金的检测结果
[0041]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
说明书附图(2)
