CN101804710A - Al/AZ31/Al包铝镁板带 - Google Patents
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Abstract
一种Al/AZ31/Al包铝镁板带，其芯材为AZ31镁合金，双面包覆层为铝，包覆层的单面厚度为总厚度的4～12％，芯材厚度为余量，即总厚度的86～92％。包覆层Al合金的牌号以纯铝为主，其质量分数：含Fe0.10～1.0％，含Mn0.01～0.8％，含Si0.05～0.65％，含Ti0.008～0.15％，含Cu0.05～0.5％，Mg0.05～0.5％，Ni≤0.05％，余量为Al；芯材镁合金的牌号以AZ31为主，其质量分数：含Al2.86～％，含Zn0.9～％，含Mn0.39～％，含Si＜0.05～％，含Cu＜0.05％，含Ni＜0.05％，含Fe＜0.05％，余量为Mg。所述包铝镁板带的最佳退火工艺为：金属温度200～300℃保温0.5～1.5小时。本发明采用最佳温度退火，可获得界面结合比较稳定，剥离强度较高、综合力学性能较好的包铝镁板，其要点是，退火温度要控制在最佳温度区，退火保温时间不宜过长。其优点是，通过最佳退火温度的控制确保包铝镁板在使用过程的综合性能的稳定。
Description
[技术领域]
本发明涉及有色金属加工领域，具体是一种可用3C电子、轨道交通和汽车等领域的新型镁基复合板带材的材料要求及相应的退火工艺。
[背景技术]
镁合金板带有许多优点，特别是具有比强度和比刚度高、电磁屏蔽性好和良好的散热性，在笔记本电脑和手机等3C电子产品、航天航空、交通运输、国防军工等领域有广泛的应用前景。是全世界令人瞩目的绿色环保工程材料。
镁合金为密排六方结构，滑移系较少，因而可承受的塑性变形量有限，延展性低，在室温和低温条件下塑性较差，特别是镁板带材的加工，须经过反复小变形量轧制、反复加热、才能轧制到目标厚度，且成材率很低，大大提高了其加工成本，限制了镁合金的推广使用。另一方面，镁是所有工业合金中化学活性最高的金属，在干燥的大气中，镁表面可形成氧化物膜层，但形成的膜疏松多孔，其耐蚀性较差，因此如何解决工业生产及使用过程中镁合金不耐腐蚀的问题一直是材料研究工作者研究的重点。若在镁板双表面包覆1～10％Al薄铝板，制备成复合包铝镁板，不仅可以提高镁板表面的耐腐蚀性能，而且可以在一定程度上改善镁合金板的后续加工成形性能。镁铝界面的良好结合是材料设计与制造者追求的重要方向之一。本发明就是增加界面结合强度，提高包铝镁板复合材料综合性能的重要方法，对推广镁板带的广泛应用有很重要的现实意义和工业生产价值。
[发明内容]
本发明提出一种Al/AZ31/Al包铝镁板带，针对Al/AZ31/Al包铝复合板新材料带制备过程的难点：界面结合性能不高的一种热处理方法，通过对研究优化该复合材料的成品退火工艺来提高界面结合强度、获得综合性能良好的包铝镁板带。
本发明所述的包铝镁板带的包覆层为双面包覆，通过热轧来焊合。
所述包板镁板带的包覆层Al合金为纯铝系合金，主要以纯铝为主，其质量分数：含Fe0.10～1.0％，含Mn0.01～0.8％，含Si0.05～0.65％，含Ti0.008～0.15％，含Cu0.05～0.5％，Mg0.05～0.5％，Ni≤0.05％，余量为Al；包覆铝板的厚度为总厚度的4～12％。
所述包板镁板带的芯材为镁合金，以AZ31为主，其质量分数：含Al2.3～3.5％，含Zn0.7～1.1％，含Mn0.25～0.5％，含Si＜0.05～％，含Cu＜0.05％，含Ni＜0.05％，含Fe＜0.05％，余量为Mg；总厚度中除去包覆铝板的厚度，即86～92％。
所述包铝镁板带的最佳退火工艺为：金属温度200～300℃保温0.5～1.5小时，在该工艺下退火后的包铝镁板，界面强度与退火前相比大大提高(如图2所示)，界面第二相弥散分布(如图3a、b、c所示)，综合力学性能优良。低于200℃退火称退火过欠，界面强度变化很小或者几乎不变(如图2的退火温度-界面结合强度关系图和图4的150℃×1h退火微观组织图)；高于300℃退火称退火过剩，界面结合强度大大下降，甚至远低于退火前热轧状态的界面结合强度，界面第二相几乎覆盖整个界面(如图2的退火温度-界面结合强度关系图和图5的350℃×1h退火微观组织图)，由于第二相较脆，造成界面结合强度和综合力学性能大大下降。退火保温时间低于0.5小时情况与低于200℃退火相似；退火保温时间高于1.5小时情况与高于300℃退火相似。
所述包铝镁板的最佳退火过程的关键要点在于包铝镁板装炉后随炉升温，退火控制方法，在初始加热阶段：
炉温定温温度≤(包铝镁板保温目标温度+10～70)℃；
炉温转定温温度≤(包铝镁板保温目标温度-30～-5)℃；
保温阶段控制包铝镁板温度≤(包铝镁板保温目标温度±3)℃。
本发明的关键是在退火过程中严格控制包铝镁板的金属温度在200～300℃之间。退火温度取上限时，则退火保温时间取下限，有利于获得优良的综合性能。
本发明采用最佳温度退火，可获得界面结合比较稳定，剥离强度较高、综合力学性能较好的包铝镁板。
本发明所述包板镁板带的铝镁界面结合情况如图1所示，热轧后的铝镁结合界面良好，层次分明，界面上没有第二相形成。
[附图说明]
图1是A1100/AZ31/A110包铝镁板热轧焊合后的界面结合微观组织
图2保温1小时退火温度与剥离强度的关系
图3是包铝镁板不同温度退火温度下的微观组织，其中(a)200℃退火，(b)250℃退火，(c)300℃退火
图4是A1100/AZ31/A1100包铝镁板在150℃×1h退火后的界面结合情况微观组织
图5是包铝镁板350℃×1h退火后包铝镁板的界面微观组织
[具体实施方式]
包铝镁板退火工艺及工业生产中的控制方法：
一、以1100作包覆层制备1100/AZ31/1100包铝镁板，1100的质量分数符合GB3190-2007标准：该包铝镁的热轧复合的界面结合强度为：5.9～6.1KN/m。成品退火工艺：退火温度200～300℃，保温时间0.5～1.5小时。
在实际工业生产过程中，其控制方法如下：
例1：退火工艺为250℃×1h时，加热阶段炉温定温温度：280℃，当包铝镁板温度升温至235℃时，炉温转定250℃，当包铝镁板料温达到247℃时，开始计算保温时间，保温时间1±0.1小时。退火后包铝镁板的界面结合强度为：7.7～7.9KN/m，与退火前相比提高了28％以上。
例2：退火工艺为200℃×1.5h时，加热阶段炉温定温温度：230℃，当包铝镁板温度升温至190℃时，炉温转定200℃，当包铝镁板料温达到197℃时，开始计算保温时间，保温时间1.5±0.1小时。退火后包铝镁板的界面结合强度为：7.3～7.5KN/m，与退火前相比提高了22％以上。
例3：退火工艺为300℃×0.5h时，加热阶段炉温定温温度：320℃，当包铝镁板温度升温至285℃时，炉温转定300℃，当包铝镁板料温达到297℃时，开始计算保温时间，保温时间0.5～0.6小时。退火后包铝镁板的界面结合强度为：7.5～7.6KN/m，与退火前相比提高了25％以上。
二、不同包覆层的退火控制方法
例4：以1060作包覆层制备1060/AZ31/1060包铝镁板，1060的质量分数符合GB3190-2007标准：退火工艺同例1。退火后包铝镁板的界面结合强度为：7.9～8.1KN/m，与退火前相比提高了28％以上。
例5：以3102作包覆层制备3102/AZ31/3102包铝镁板，3102的质量分数，含Fe0.25～0.4％，含Mn0.15～0.30％，含Si0.05～0.20％，含Ti0.008～0.10％，含Cu0.05～0.15％，Mg≤0.05％，Ni≤0.05％，余量为Al；退火工艺同例1。退火后包铝镁板的界面结合强度为：7.3～7.6KN/m，与退火前相比提高了24％以上。
Claims (3)
1.一种Al/AZ31/Al包铝镁板带，所述包铝镁板带的包覆层为双面包覆，通过热轧来焊合；其特征在于：
所述包覆层的单面厚度为总厚度的4～12％，其余为芯材厚度，即总厚度的86～92％；
所述包覆层Al合金的牌号以纯铝为主，其质量分数：含Fe0.10～1.0％，含Mn0.01～0.8％，含Si0.05～0.65％，含Ti0.008～0.15％，含Cu0.05～0.5％，Mg0.05～0.5％，Ni≤0.05％，余量为Al；
所述芯材镁合金的牌号以AZ31为主，其质量分数：含Al2.86～％，含Zn0.9～％，含Mn0.39～％，含Si＜0.05～％，含Cu＜0.05％，含Ni＜0.05％，含Fe＜0.05％，余量为Mg；
所述包铝镁板带的最佳退火工艺为：金属温度200～300℃保温0.5～1.5小时。
2.根据权利要求1所述的Al/AZ31/Al包铝镁板带，其特征在于：所述包铝镁板带装炉后随炉升温，退火控制如下，在初始加热阶段：
炉温定温温度≤(包铝镁板保温目标温度+10～70)℃；
炉温转定温温度≤(包铝镁板保温目标温度-30～-5)℃；
保温阶段控制包铝镁板温度≤(包铝镁板保温目标温度±3)℃。
3.根据权利要求1所述的Al/AZ31/Al包铝镁板带，其特征在于：所述退火温度取上限时，则退火保温时间取下限。
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