專利名稱：一種用于低溫環(huán)境的高性能鋁薄板帶及其制造方法
一種用于低溫環(huán)境的高性能鋁薄板帶及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對在室溫 -196'C環(huán)境中使用鋁薄板帶，提出一種能滿足該環(huán)境的 AlMnFeMg基鋁合金材料及其具有超細晶粒薄板帶的制備方法，通過對半退火狀態(tài)且仍 保持纖維晶粒的鋁板帶進行低溫深冷處理來獲得具有超細晶粒并在室溫和低溫下都具有 優(yōu)良綜合力學性能的鋁薄板帶。
本發(fā)明所述薄板帶鋁合金為不可熱處理強化鋁合金，主要是A10.4Mg0.4Fe0.3Mn鋁 合金，其各成份的質(zhì)量百分比Mg0.31 0.45%， Fe0.25 0.45%， Mn0.17 0.37%， Si0.06 0.16%， TiO細 0.腦，Ci^0.05%,NS0.05%，余量為Al,嚴格控制Fe/Si在2 9范圍； 所述鋁薄板帶厚度0.05 0.5mm。
上述鋁薄板帶的制造方法
熔煉過程按一般純鋁系列鋁合金進行，注意控制熔體的雜質(zhì)元素、夾渣、氫和氧等 有害氣體含量?？赏ㄟ^熱軋開坯(包括熱連軋開坯)或者雙輥鑄軋連續(xù)開坯兩條工藝路 線制備成2.5 10mm厚巻坯，冷軋前巻坯是否中間退火視產(chǎn)品用途和設(shè)備軋制能力決定，
冷軋至成品厚度。
熱軋開坯工藝路線采取半連續(xù)鑄造制備的鑄錠規(guī)格根據(jù)設(shè)備能力來確定，在熱軋
前對鑄錠要進行銑面和清洗，熱軋前加熱溫度450 56(TC，加熱時間0.5 24小時，熱 軋開軋溫度450 520°C ，熱軋終軋厚度2.5 10mm。
雙輥鑄軋開坯路線對熔體進行在線除氣、在線過濾和在線連續(xù)晶粒細化處理，鑄 軋前箱溫度685 715'C，鑄軋板坯厚度5 10mm。
對上述鋁薄板進行成品半退火處理，退火工藝245 31(TC，保溫4 48小時，再進 行低溫處理。
經(jīng)過上述工藝過程制備的鋁合金薄板帶，經(jīng)過深冷處理回復(fù)到室后，其抗拉強度和 伸長率都提高20%以上，而且更重要的是，經(jīng)過上述工藝處理后的鋁薄板帶，在室溫以 下的抗拉強度和伸長率都溫度的不斷降低而大幅上升，確保了該鋁薄板帶在低溫下使用
的穩(wěn)定性。


圖1 (a)和(b)是實施例1中半退火狀態(tài)鋁薄板深冷前后透射電鏡觀察圖； 圖2是實施例1中鋁薄板在室溫以下力學性能與溫度關(guān)系具體實施例方式
實施例1: A10.4Fe0.3Mn0.4Mg鋁合金，質(zhì)量分數(shù)含Mg0.34%，含F(xiàn)e0.29%，含 MnO.23%,含Si0.09。/。，含Ti0.0045%， Cu^O.05%, NK0.05%，余量為Al, Fe/Si在3.2。 采用鑄軋開坯，巻坯厚度和規(guī)格為6.7mmx960mmx巻。冷軋前巻坯退火工藝為540°C， 保溫13小時，出爐冷至室溫后冷軋至0.15mm厚，再進行成品半退火處理，退火工藝為 260°C，保溫12小時，再經(jīng)一196'C保溫1小時深冷處理，回復(fù)到室溫測試其力學性能， 其抗拉強度和伸長率都提高20%以上，綜合力學性能大大提高。圖1和圖2是本例鋁薄 板深冷處理前后的透射電鏡觀察組織照片，從TEM照片中可見，可見深冷處理前后有明 顯區(qū)別，深冷處理后位錯消失，粗大纖維晶粒變成了細小等軸晶。其室溫以下的低溫強 度和伸長率變化趨勢如圖3所示，可以看出其強度和伸長率隨拉伸試驗溫度的下降而大 幅提高，說明其低溫性能非常優(yōu)良。
實施例2: A10.4Fe0.3Mn0.4Mg鋁合金，質(zhì)量分數(shù)含Mg0.37%，含F(xiàn)e0.4%，含 Mn0.19%，含Si0.12。/。，含Ti0.0041%， Cu^O.05%, NK0.05%，余量為Al， Fe/Si在3.3。 采用鑄軋開坯，巻坯厚度和規(guī)格為6.7mmxlll0mmx巻。巻坯不進行退火處理，直接冷 軋至0.5mm厚，再進行成品半退火處理，退火工藝為305"，保溫7小時，再經(jīng)一196。C 保溫24小時深冷處理，回復(fù)到室溫測試其力學性能，其性能變化趨勢、深冷前后的室溫 拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線和室溫以下的低溫強度和伸長率變化趨勢與實施例1十分相似。
實施例3: A10.4Fe0.3Mn0.4Mg鋁合金，質(zhì)量分數(shù)含Mg0.45%，含F(xiàn)e0.37°/。，含 Mn0.27%，含Si0.12。/。，含Ti0.0041%， C必0.05。/。， NK0.05%，余量為Al, Fe/Si在3.1 。 采用熱軋工藝路線開坯，巻坯厚度和規(guī)格為2.5mmxll30mmx巻。冷軋前巻坯退火工藝 為500°C，保溫10小時，出爐冷至室溫后冷軋至0.3mm厚，再進行成品半退火處理， 退火工藝為250。C，保溫18小時，再經(jīng)一170。C保溫2小時深冷處理，回復(fù)到室溫測試其 力學性能，其性能變化趨勢、深冷前后的室溫拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線和室溫以下的低溫強度 和伸長率變化趨勢與實施例1十分相似。
實施例4: A10.4Fe0.3Mn0.4Mg鋁合金，質(zhì)量分數(shù)含Mg0.41%，含F(xiàn)e0.28%，含Mn0.31%， *Si0.08%，含Ti0.0053%， Ci^O.05%, Ni^0.05%，余量為Al, Fe/Si在3.5。 采用熱軋開坯，巻坯厚度和規(guī)格為7.5mmxlll0mmx巻。巻坯不進行退火處理，直接冷 軋至0.4mm厚，再進行成品半退火處理，退火工藝為285t:，保溫12小時，再經(jīng)一150'C 保溫2小時深冷處理，回復(fù)到室溫測試其力學性能，其性能變化趨勢、深冷前后的室溫 拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線和室溫以下的低溫強度和伸長率變化趨勢與實施例1十分相似。
實施例5: A10.4Fe0.3Mn0.4Mg鋁合金，質(zhì)量分數(shù)含Mg0.39%，含F(xiàn)e0.35%，含 Mn0.25%，含SiO.腦，含Ti0.0047%， 0^0.05°/。， NK0.05%，余量為Al， Fe/Si在3.5。 采用鑄軋開坯，巻坯厚度和規(guī)格為7.3 mmxl260mmx巻。冷軋前巻坯退火工藝為580°C， 保溫20小時，出爐冷至室溫后冷軋至0.2mm厚，再進行成品半退火處理，退火工藝為 258°C，保溫24小時，再經(jīng)一196'C保溫1小時深冷處理，回復(fù)到室溫測試其力學性能， 其性能變化趨勢、深冷前后的室溫拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線和室溫以下的低溫強度和伸長率變 化趨勢與實施例1十分相似。
權(quán)利要求
1、一種能滿足室溫～-196℃環(huán)境的基鋁薄板帶，所述鋁薄板帶材為Al0.4Fe0.3Mn0.4Mg鋁合金，屬于不可熱處理強化鋁合金，各成份的質(zhì)量百分比Mg0.31～0.48％、Mn0.17～0.37％、Fe0.25～0.45％、Si0.06～0.16％、Ti0.008～0.10％、Cu≤0.05％、Ni≤0.05％，余量為Al，并控制Fe/Si在2～9范圍。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能滿足室溫 -196'C環(huán)境的基鋁薄板帶，其特征在于所述鋁 薄板帶的厚度為0.05 0.5mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能滿足室溫 -196'C環(huán)境的AlMnFeMg基鋁薄板帶，其特征是 所述鋁薄板帶各成分的質(zhì)量百分比為Mg0.34、 Fe0.29%、 Mn0.23%、 Si0.09%、 Ti0.0045%、 Cu50.05%、 NS0.05%，余量為Al,， Fe/Si在3.2。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述能滿足室溫 -196'C環(huán)境的AlMnFeMg基鋁薄板帶，其特征是 所述鋁薄板帶各成分的質(zhì)量百分比為Mg0.37、Fe0.4。/。、Mn0.19。/。、Si0.12。/。、Ti0.004P/0、 Cu￡0.05%、 Ni￡0.05%，余量為Al， Fe/Si在3.3。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述能滿足室溫 -196'C環(huán)境的AlMnFeMg基鋁薄板帶，其特征是 所述鋁薄板帶各成份的質(zhì)量百分比為Mg0.45、 Fe0.37%、 Mn0.27%、 Si0.12%、 Ti0.0041%、 CuS0.05%、 Ni50.05%，余量為Al， Fe/Si在3.1 。
6、 權(quán)利要求1-5所述的鋁薄板帶的制備方法，其包括以下步驟(1) 按一般純鋁系列鋁合金熔煉方法進行熔煉，控制熔體的雜質(zhì)元素、夾渣、氫 和氧等有害氣體含量；(2) 通過熱軋開坯，包括熱連軋開坯，或者雙輥鑄軋連續(xù)開坯兩條工藝路線制備 成2.5 10mm厚巻坯，然后冷軋至目標厚度，再進行成品半退火，最后進行 低溫深冷處理，冷軋前的鋁板坯是否中間退火視產(chǎn)品用途和設(shè)備軋制能力決 定。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述鋁薄板帶的制備方法，其特征在于所述熱軋開坯在熱軋前對鑄 錠進行銑面和清洗，熱軋前加熱溫度450 56(TC，加熱時間0.5 24小時，熱軋開軋溫 度450 520'C，熱軋終軋厚度2.5 10mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述鋁薄板帶的制備方法，其特征在于所述雙輥鑄軋連續(xù)開坯是對 熔體進行在線除氣、在線過濾和在線連續(xù)晶粒細化處理，鑄軋前箱溫度685 715'C，鑄軋板坯厚度5 10mm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述鋁薄板帶的制備方法，其特征在于所述對于鋁薄板帶，成品半 退火處理的退火溫度是245 310°C，保溫4 48小時。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁薄板帶的制備方法，其特征在于對于鋁薄板帶，進行低 溫深冷處理的溫度為-100 -196'C,保溫0.1 48小時。
全文摘要
一種能滿足室溫～-196℃環(huán)境的AlMnFeMg基高性能鋁合金板帶材及其制備方法。本發(fā)明針對常規(guī)金屬材料具有低溫脆性等缺點，通過控制化學成份、成品半退火、低溫深冷處理等專門的制備工藝來改善獲得厚度為0.05～0.5mm、具有超細等軸晶粒的鋁薄板帶，該鋁薄板帶在室溫和低溫下其伸長率和強度能同時提高，確保材料在低溫下的穩(wěn)定綜合力學性能。本發(fā)明表明在極端低溫環(huán)境下使用的鋁薄板帶，生產(chǎn)工藝對低溫性能影響很大，其生產(chǎn)工藝比化學成份更重要。
文檔編號B21B37/74GK101440447SQ20081023724
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者張秀錦, 蔣顯全, 蔣詩琪 申請人:西南大學