專利名稱：一種控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁合金加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法。
背景技術(shù)：
1×××系合金是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雙零鋁箔的主要材料。目前國內(nèi)外對優(yōu)質(zhì)雙零鋁箔的衡量指標，主要包括三個方面1)針孔率；2)成品率；3)卷重(斷帶次數(shù))。為了提高鋁箔質(zhì)量，鋁箔業(yè)目前側(cè)重于生產(chǎn)設(shè)備和加工技術(shù)的升級、改進。由于箔材的厚度很薄，在軋制過程中，當毛料的厚度小于或接近其中化合物的尺寸時，容易在粗大化合物處產(chǎn)生針孔，甚至導(dǎo)致斷帶。經(jīng)分析，鋁箔毛料中的化合物包括初生結(jié)晶相顆粒和沉淀析出相粒子。析出相的尺寸通常較小，不會對塑性產(chǎn)生較大的危害；因此控制鑄錠組織中粗大化合物相顆粒的尺寸和數(shù)量是降低針孔率、提高塑性加工性能和鋁箔產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要手段之一。為了盡可能減小鑄錠組織中粗大結(jié)晶相顆粒的尺寸和數(shù)量，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用快速凝固法、或采用常規(guī)的均勻化處理設(shè)法使這些粗大結(jié)晶相顆粒重新溶解在鋁基體中。采用快速凝固法可以使化合物的尺寸大大減小，目前已得到實際應(yīng)用的有薄帶鑄軋方法。但由于薄帶鑄軋法存在表面質(zhì)量差等缺陷，生產(chǎn)高品質(zhì)的鋁箔產(chǎn)品仍需使用傳統(tǒng)熱軋坯料；而常規(guī)的均勻化處理對粗大結(jié)晶相的細化效果并不理想。如何細化傳統(tǒng)熱軋坯料中化合物相的尺寸已成為提高鋁箔產(chǎn)品質(zhì)量亟待解決的一個關(guān)鍵問題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用半連續(xù)鑄造工藝生產(chǎn)的鑄錠，在低于亞穩(wěn)相高溫區(qū)相變臨界轉(zhuǎn)變溫度和時間下進行均勻化處理，以控制鑄錠中亞穩(wěn)相在高溫區(qū)的轉(zhuǎn)變和平衡相的長大；均勻化退火后的鑄錠經(jīng)大于99％的變形量進行軋制加工后，在亞穩(wěn)相中溫區(qū)相變鼻部溫度附近進行退火處理，以促進原有亞穩(wěn)相在中溫區(qū)的相變，該相變使亞穩(wěn)相轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿?、球狀的新相。該工藝方法是利用初生相在高溫區(qū)和中溫區(qū)的不同相變反應(yīng)及其相關(guān)產(chǎn)物，通過選擇適當?shù)臒崽幚頊囟群蜁r間，控制相變反應(yīng)的發(fā)生及相變反應(yīng)程度來細化初生相。通過對上述亞穩(wěn)相高溫相變和中溫相變的合理控制，從而有效地控制了鋁箔毛料中第二相的尺寸范圍。本發(fā)明的目的可以通過以下工藝來加以實現(xiàn)1)采用半連續(xù)鑄造工藝生產(chǎn)的鑄錠，在560℃～600℃左右進行6～13h的均勻化處理。均勻化退火前鑄錠中主要的物相有αc(AlFeSi)、片狀或塊狀非平衡βp(AlFeSi)、非平衡二元Al-Fe相AlmFe和Al6Fe，以及不規(guī)則長針狀相Al3Fe等物相。均勻化過程中，非平衡βp(AlFeSi)相和Al6Fe、AlmFe相將逐漸溶解并分別轉(zhuǎn)化為平衡棒狀βb(AlFeSi)相和針狀A(yù)l3Fe相，同時鑄錠組織中原有的Al3Fe相和βb(AlFeSi)相將不斷長大。均勻化溫度越高，上述過程進行得越快、越充分。因此如果均勻化溫度過高或時間過長，鑄錠中將生成較多尺寸較大的Al3Fe相和βb(AlFeSi)相。這些粗大的第二相對軋制薄箔非常不利。實驗表明，在560℃～600℃左右進行6～13h的均勻化處理(均勻化溫度取上限時，應(yīng)取均勻化時間的下限)，可有效抑制βp(AlFeSi)相在高溫區(qū)向平衡相βb(AlFeSi)的轉(zhuǎn)變，同時控制平衡相Al3Fe的長大；2)均勻化退火后的鑄錠直接在340℃～400℃范圍內(nèi)進行4～20h退火處理，或進行變形加工后在340℃～400℃范圍內(nèi)進行4～20h退火處理。在340℃～400℃×4～20h的退火中發(fā)生相變βp(AlFeSi)→αc(AlFeSi)，生成細小、球狀的αc(AlFeSi)相，從而細化了初生相βp(AlFeSi)。通過控制相變反應(yīng)βp(AlFeSi)→αc(AlFeSi)的程度，可有效地控制鋁箔毛料中第二相的尺寸范圍。
本發(fā)明提供的一種控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法，具有以下特點1)本發(fā)明綜合考慮了鋁箔生產(chǎn)所涉及的熱處理和變形加工全過程，從相形成、遺傳和轉(zhuǎn)變的角度提出了細化鋁錠初生相的新途徑和新方法；2)本發(fā)明提供的一種通過控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法，不需額外增添工序或設(shè)備，而側(cè)重于工藝的合理控制和工藝條件之間的匹配性，易于實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)；
3)本發(fā)明提供的一種通過控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法，不僅細化效果好，而且細化效果可控，即可以根據(jù)成品箔材的不同厚度，通過控制相變反應(yīng)的程度，有效控制鋁箔毛料中第二相的尺寸范圍；4)本發(fā)明提供的一種通過控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法，應(yīng)用范圍廣，既適用于1×××系鋁合金，也可用于2×××系、7×××系和8×××系鋁合金。這是因為對2×××系、7×××系和8×××系鋁合金而言，變形量不足是影響初生相尺寸的重要工藝限制因素之一，因此本工藝也適用于2×××系、7×××系和8×××系鋁合金無變形產(chǎn)品和少變形產(chǎn)品中初生化合物的細化。
表1 AA1235合金的化學成分(wt％)

采用半連鑄工藝鑄成480×1060×4500mm的鑄錠，鑄造速度60mm/min，鑄造溫度740℃，鑄造水壓為0.2MPa。鑄錠經(jīng)560℃×13h均勻化處理后進行熱軋。熱粗軋開軋溫度大于480℃，熱精軋終軋溫度大于220℃。熱精軋厚度為4.5mm。將熱精軋坯料冷軋至0.5～0.6mm，然后進行380℃×6h的退火處理。
經(jīng)上述工藝方法處理后的鋁箔毛料，化合物細小、分布均勻，化合物尺寸峰值在2-3μm，大于5μm的化合物的數(shù)量小于8％。用這樣的鋁箔毛料配合其它工藝生產(chǎn)的雙零箔，成品率可達85％以上。
權(quán)利要求
1.一種控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法，其特征在于，該工藝方法是利用初生相在高溫區(qū)和中溫區(qū)的不同相變反應(yīng)及其相關(guān)產(chǎn)物，通過選擇適當?shù)臒崽幚頊囟群蜁r間，控制相變反應(yīng)的發(fā)生及相變反應(yīng)程度來細化初生相。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法，其特征在于，采用半連續(xù)鑄造工藝生產(chǎn)的鑄錠，在560℃～600℃范圍內(nèi)進行6～13h的均勻化處理，可有效抑制非平衡βp(AlFeSi)相在高溫區(qū)向平衡相βb(AlFeSi)的轉(zhuǎn)變和控制平衡相Al3Fe的長大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法，其特征在于，將均勻化退火后的鑄錠直接在340℃～400℃范圍內(nèi)進行4～20h退火處理，或進行變形加工后在340℃～400℃范圍內(nèi)進行4～20h退火處理，在退火中發(fā)生相變βp(AlFeSi)→αc(AlFeSi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法，其特征在于，該方法可根據(jù)成品箔材的不同厚度，通過控制相變反應(yīng)的程度，有效控制鋁箔毛料中第二相的尺寸范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制亞穩(wěn)相細化鋁錠初生相的工藝方法，它是利用初生相在高溫區(qū)和中溫區(qū)的不同相變反應(yīng)及其相關(guān)產(chǎn)物，通過選擇合適的熱處理溫度和時間，控制相變反應(yīng)的發(fā)生及相變程度來細化初生相，從而有效控制鋁箔毛料的質(zhì)量。該方法從相形成、遺傳和轉(zhuǎn)變的角度提出了細化初生相的途徑，適用性廣，易于實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，細化效果好且細化效果可控，主要適用于1×××系，也適用于2×××系、7×××系和8×××系鋁合金。
文檔編號C22F1/04GK1399003SQ0214047
公開日2003年2月26日 申請日期2002年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月16日
發(fā)明者潘復(fù)生, 張靜, 湯愛濤, 丁培道 申請人:重慶大學