一種用于耐高溫釬焊鋁/鋼復合帶材的寬Si成分窗口的Al-Si-Er合金的制作方法
【專利摘要】一種用于耐高溫釬焊鋁/鋼復合帶材的寬Si成分窗口的Al?Si?Er合金，屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用的用于加工耐高溫釬焊鋁/鋼復合帶的鋁合金材料的成分配比為在含Si的質(zhì)量百分數(shù)為0.25～0.99％的鋁基體中添加質(zhì)量百分數(shù)為0.075±0.01％的Er。采用上述成分配比的鋁合金，能有效抑制高溫釬焊時界面化合物的產(chǎn)生，擴寬了550℃3h退火及模擬釬焊情況下界面結(jié)合良好的Si成分窗口。本發(fā)明能解決實際生產(chǎn)中鋁/鋼界面產(chǎn)生脆性金屬間化合物和成分窗口小等問題。
【專利說明】
-種用于耐高溫釘焊錯/鋼復合帶材的寬S i成分窗口的AI - S i -Er合金
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種耐高溫針焊侶/鋼復合帶材的寬Si成分窗口的Al-Si-化合金，屬 于合金材料技術(shù)領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 侶密度低、耐腐蝕、導熱好，鋼強度高、價格低且有良好初性，侶/鋼層狀復合帶材 綜合了兩者的優(yōu)良性能，是用于火力發(fā)電空冷系統(tǒng)散熱片的關(guān)鍵材料。傳統(tǒng)用于加工侶/鋼 復合帶的侶合金基體較多采用1050侶合金。但是1050侶合金與鋼板進行復合、退火、高溫下 針焊處理時，侶/鋼復合界面易產(chǎn)生Al-Fe脆性化合物，從而降低了侶/鋼復合帶的界面強 度。有研究表明在侶/鋼復合帶中侶側(cè)加入Si可抑制高溫針焊時界面脆性化合物的產(chǎn)生。
[0003] 根據(jù)目前工藝，專利CN104962789A中侶/鋼層狀復合帶材侶側(cè)采用高純侶加 0.4^^.%-0.63巧*.%的51來抑制侶/鋼層狀復合帶材界面^-化脆性化合物的產(chǎn)生。實際 生產(chǎn)過程中Si成分區(qū)間小，容錯率低，精確控制難度大，探究具有更寬Si成分范圍的侶合金 具有重要的工業(yè)意義。
[0004] 又有研究表明侶側(cè)加微合金化元素化可W改變侶/鋼層狀復合帶材界面金屬間化 合物的厚度、形貌和分布，因此對侶側(cè)在更寬Si成分范圍的基礎(chǔ)上額外添加化，W期獲得一 種用于耐高溫針焊侶/鋼復合帶材的寬Si成分窗口的Al-Si-化合金，解決實際生產(chǎn)中侶/鋼 界面產(chǎn)生脆性金屬間化合物和成分窗口小等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的在于通過向侶側(cè)含Si侶合金中添加少量Er元素（0.075 ± 0.0Iwt. % )的方法，擴寬Si成分窗口。發(fā)揮Si、化元素在Fe、Al間的作用，制備出一種用于加 工耐高溫針焊侶/鋼復合帶的侶合金。
[0006] 其技術(shù)方案是運樣的，在侶基體中添加少量的Si、化元素，在侶/鋼復合帶退火W 及針焊時可W抑制侶鐵間界面化合物的產(chǎn)生，減少界面脆性相，從而提高侶鐵界面結(jié)合強 度。
[0007] 一種用于耐高溫針焊侶/鋼復合帶材的寬Si成分窗口的Al-Si-化合金，其特征在 于，在侶合金側(cè)，侶合金中Si的質(zhì)量百分數(shù)為0.25~0.99%，化的質(zhì)量百分數(shù)為0.075± 0.0 l %，余量為侶及不可避免的雜質(zhì)。
[000引其中鋼為08A1鋼。
[0009] 上述所述的侶合金的制備方法，其特征在于，包括W下步驟:在烙煉溫度為790± l〇°C下，先將侶錠烙化，隨后加入Al-Si中間合金，待中間合金烙化后，六氯乙燒除氣、攬拌， 保溫靜置一段時間，使烙體中各元素成份分布均勻后進行鐵模誘鑄。
[0010] 本發(fā)明中將上述成分的侶合金社成侶錐后與08A1鋼進行總變形量為60%的冷社 復合處理，再在520°C擴散退火2化或550°C下擴散退火化，520°C退火2化是為了模擬復合帶 在正常退火工藝下侶鋼界面由機械曬合變?yōu)橐苯鸾Y(jié)合，而550°C化是為了模擬工廠中爐溫 不均勻會否使帶材失效。
[0011] 本發(fā)明耐高溫針焊侶/鋼復合帶材用于625°C的高溫針焊。本發(fā)明進行模擬針焊處 理，實驗采用30min從室溫升至625°C保溫IOmin后空冷的模擬針焊處理，W保證材料的耐高 溫應(yīng)用。通過觀察界面情況，本發(fā)明Al-Si-化/鋼復合帶可用于耐高溫針焊應(yīng)用，界面不產(chǎn) 生脆性金屬間化合物，克服了現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合強度低的問題。
[0012] 與普通的加 Si侶合金相比，本發(fā)明采用上述成分配比的一種用于加工耐高溫針焊 侶/鋼復合帶的侶合金，擴寬了 550°C化退火及模擬針焊情況下界面結(jié)合良好的Si成分窗 口，有效抑制高溫針焊時界面化合物的產(chǎn)生。
【附圖說明】
[0013] 圖1: Al-0.99Si-0.07祀r/鋼520°C 2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0014] 圖2: Al-0.79Si-0.076Er/鋼520 °C 2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0015] 圖3: Al-0.62Si-0.074Er/鋼520°C 2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0016] 圖4:41-0.3951-0.0776以鋼5201：2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0017] 圖5: Al-0.25Si-0.076Er/鋼520°C 2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0018] 圖6:41-0.074化/鋼5201：2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0019] 圖7:Al-0.99Si/鋼520°C2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0020] 圖8:41-0.8351/鋼5201：2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0021] 圖9:Al-0.63Si/鋼520°C2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0022] 圖10: A^O. 41Si/鋼520°C 2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0023] 圖ll:A^0.25Si/鋼520°C2化退火及模擬針焊處理后界面；
[0024] 圖12:高純侶/鋼520°C2化退火及模擬針焊處理后界面。
[00巧]圖13: A^O. 99Si-0.075化/鋼550°C化退火及模擬針焊處理后界面；
[00%] 圖14: A^O. 79Si-0.076化/鋼550°C化退火及模擬針焊處理后界面；
[0027] 圖15: A^O. 62Si-0.074化/鋼550°C化退火及模擬針焊處理后界面；
[0028] 圖16: A^O. 39Si-0.077化/鋼550°C化退火及模擬針焊處理后界面；
[00巧]圖17: A^o. 25Si-0.076化/鋼550°C化退火及模擬針焊處理后界面；
[0030] 圖18: A^0.0 74Er/鋼550°C化退火及模擬針焊處理后界面；
[0031] 圖19: A^O. 99Si/鋼55(TC化退火及模擬針焊處理后界面；
[0032] 圖20: A^O. 83Si/鋼550°C化退火及模擬針焊處理后界面；
[0033] 圖21:4^0.6351/鋼550°(：化退火及模擬針焊處理后界面；
[0034] 圖22: A^O. 41 Si/鋼550°C化退火及模擬針焊處理后界面；
[00巧]圖23: A^o. 25Si/鋼550 r化退火及模擬針焊處理后界面；
[0036] 圖24:高純侶/鋼550°C化退火及模擬針焊處理后界面。
【具體實施方式】
[0037] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明并不限于W下實施例。
[0038] 采用石墨相蝸烙煉和鐵模鑄造制備合金鑄錠，所用原料為高純侶、Al-21wt. %Si 和Al-6wt. %化的中間合金。在烙煉溫度為790± 10°C下，先將侶錠烙化，隨后加入Al-Si和 Al-化中間合金，待中間合金烙化后，六氯乙燒除氣、攬拌，保溫靜置后，使烙體中各元素成 份分布均勻后進行鐵模誘鑄。制備了種不同成分的合金，通過XRF測得其實際成分，如下表1 所示。
[0039] 將制備的侶合金社成侶錐后與鋼進行變形量約為60%的冷社復合處理，隨后進行 再結(jié)晶退火處理+模擬針焊熱處理。侶/鋼冷社復合后，晶粒嚴重變形，冷社復合帶塑性下 降，將復合帶進行520°C/21h或550°C/3h退火熱處理，W滿足后續(xù)加工需要;實驗采用30min 從室溫升溫到625°C保溫IOmin后空冷的模擬針焊處理W保證材料的耐高溫應(yīng)用。
[0040] 表1實驗合金成分
[0041]
[0042] 實施例1:A1中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2比退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖1。
[0043] 實施例2:A2中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2比退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖2。
[0044] 實施例3:A3中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2比退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖3。
[0045] 實施例4:A4中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2比退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖4。
[0046] 實施例5:A5中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2比退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖5。
[0047] 對比例1:A6中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2比退火及模擬針焊處理后界 面出現(xiàn)了斷續(xù)分布的脆性化合物，見圖6,降低界面的結(jié)合強度，易引起基體鋼帶和復層侶 帶分離。
[004引對比例2:A7中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2比退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖7。
[0049] 對比例3:A8中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2比退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖8。
[0050] 對比例4:A9中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2比退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖9。
[0051] 對比例5:A10中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2化退火及模擬針焊處理后 界面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖10。
[0052] 對比例6:A11中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2化退火及模擬針焊處理后 界面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖11。
[0053] 對比例7:A12中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C2化退火及模擬針焊處理后 界面出現(xiàn)了大量連續(xù)分布的脆性界面化合物，見圖12,大大降低界面的結(jié)合強度，易引起基 體鋼帶和復層侶帶分離。
[0054] 實施例6:A1中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C化退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖13。
[0055] 實施例7:A2中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C化退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖14。
[0056] 實施例8:A3中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C化退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖15。
[0057] 實施例9:A4中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C化退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖16。
[005引實施例10:A5中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在520°C化退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖17。
[0059] 對比例8 :A6中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在550°C化退火及模擬針焊處理后界 面出現(xiàn)了斷續(xù)分布的脆性界面化合物，見圖18,降低界面的結(jié)合強度，易引起基體鋼帶和復 層侶帶分離。
[0060] 對比例9:A7中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在550°C化退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖19。
[0061] 對比例10:A8中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在550°C化退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖20。
[0062] 對比例11 :A9中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在550°C化退火及模擬針焊處理后界 面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖21。
[0063] 對比例12:A10中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在550°C化退火及模擬針焊處理后 界面沒有產(chǎn)生界面化合物，結(jié)合情況良好，見圖22。
[0064] 對比例13:A11中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在550°C化退火及模擬針焊處理后 界面出現(xiàn)了大量連續(xù)分布的脆性界面化合物，見圖23,大大降低界面的結(jié)合強度，易引起基 體鋼帶和復層侶帶分離。
[0065] 對比例14:A12中的侶合金制備的侶/鋼復合帶在550°C化退火及模擬針焊處理后 界面出現(xiàn)了大量連續(xù)分布的脆性界面化合物，見圖24,大大降低界面的結(jié)合強度，易引起基 體鋼帶和復層侶帶分離。
[0066] 由圖12和24可知，高純侶/鋼復合帶在520°C2化或550°C化退火及模擬針焊處理后 界面均出現(xiàn)了大量層狀連續(xù)分布的平均厚度約為8WI1的脆性界面化合物，大大降低界面的 結(jié)合強度。
[0067] 由圖6和18可知，Al-0.074Er/鋼復合帶在520°C2化或550°C化退火及模擬針焊處 理后界面同樣均出現(xiàn)了斷續(xù)分布的平均厚度約為扣m脆性界面化合物，界面的結(jié)合強度也 不能滿足使用要求。
[006引由圖7~11可知，41-0.25~0.9951/鋼復合帶在5201：2化退火及模擬針焊處理后 界面沒有觀察到界面化合物的存在，界面結(jié)合情況良好。但由圖19~23可知，Al-O . 41~ 0.99Si/鋼復合帶在550°C化退火及模擬針焊處理后界面沒有觀察到界面化合物的存在，界 面結(jié)合情況良好，而Al-O. 25~0.41SV鋼復合帶在550°C化退火及模擬針焊處理后界面出 現(xiàn)了連續(xù)分布的平均厚度約為10皿脆性界面化合物，降低了界面的結(jié)合強度。因此，只有 A^O. 41~0.99Si/鋼復合帶在520°C2化或550°C化退火及模擬針焊處理后界面沒有觀察到 界面化合物的存在，界面結(jié)合情況良好。
[0069] 由圖1~5和圖13~17可知，41-0.25~0.9951-0.075化/鋼復合帶在5201：2化或 550°C化熱處理后及模擬針焊處理界面均沒有觀察到界面化合物的存在，界面結(jié)合情況良 好。與能在520°C2化或550°C化退火及模擬針焊處理后界面結(jié)合良好的Al-0.41~0.99Si/ 鋼復合帶相比，擴寬了Si的成分窗口。
[0070] 綜上所述，本發(fā)明采用的用于加工耐高溫針焊侶/鋼復合帶的侶合金材料的成分 配比為在含Si的質(zhì)量百分數(shù)為0.25~0.99 %的侶基體中添加質(zhì)量百分數(shù)為0.075 ± 0.01 % 的化。采用上述成分配比的的侶合金，能有效抑制高溫針焊時界面化合物的產(chǎn)生，在52(TC 21h或550°C化退火并模擬針焊處理后界面沒有觀察到界面化合物的存在，界面結(jié)合情況良 好，并擴寬了550°C化退火及模擬針焊情況下界面結(jié)合良好的Si成分窗口。本發(fā)明能解決實 際生產(chǎn)中侶/鋼界面產(chǎn)生脆性金屬間化合物和成分窗口小等問題。
【主權(quán)項】
1. 一種用于耐高溫釬焊鋁/鋼復合帶材的寬Si成分窗口的Al-Si-Er合金，其特征在于， 在鋁合金側(cè)，鋁合金中Si的質(zhì)量百分數(shù)為0.25~0.99 %，Er的質(zhì)量百分數(shù)為0.075 土 0.01 %，余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)。2. 包含權(quán)利要求1所述的Al-Si-Er合金的耐高溫釬焊鋁/鋼復合帶材，其特征在于，其 中鋼為08A1鋼。3. 包含權(quán)利要求1所述的Al-Si-Er合金的耐高溫釬焊鋁/鋼復合帶材的應(yīng)用，其特征在 于，將權(quán)利要求1成分的鋁合金乳成鋁箱后與08A1鋼進行總變形量為60 %的冷乳復合處理， 再在520°C擴散退火21h或550°C下擴散退火3h。4. 包含權(quán)利要求1所述的Al-Si-Er合金的耐高溫釬焊鋁/鋼復合帶材的應(yīng)用，其特征在 于，用于625°C的高溫釬焊。5. 權(quán)利要求3所述的Al-Si-Er合金的耐高溫釬焊鋁/鋼復合帶材的應(yīng)用，其特征在于， 退火之后再進行625°C的高溫釬焊。
【文檔編號】C22F1/043GK105861888SQ201610238024
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月17日
【發(fā)明人】高坤元, 林占強, 郭姍姍, 聶祚仁, 丁宇升, 文勝平, 黃暉, 吳曉藍
【申請人】北京工業(yè)大學