CN102286679A

CN102286679A - 用于热交换器的稀土铝合金及其制备方法

Info

Publication number: CN102286679A
Application number: CN 201110257964
Authority: CN
Inventors: 丁冬雁; 冯静; 高勇进; 陈国桢; 陈为高; 尤小华
Original assignee: HUAFON ALUMINUM CO Ltd; Shanghai Jiaotong University
Current assignee: HUAFON ALUMINUM CO Ltd; Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明公开了一种金属材料技术领域的用于热交换器的稀土铝合金及其制备方法，该合金的成分配比为：Si：0.06～0.5%、Mn：1.1～1.9%、Cu：0.3～1.0%、Mg：0～0.7%、Fe：0.1～0.6%、Zr：0～0.2%、Ti：0～0.2%、Ce或主要成分为Ce元素的稀土：0.06～0.5%、杂质元素含量小于0.05%、其余为Al。本发明通过向低硅高锰铝合金中添加稀土元素来实现微合金化和显微组织控制，采用铸造、热轧、冷轧工艺制备了相应的板带材。

Description

用于热交换器的稀土铝合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种金属材料技术领域的合金及其制备方法，具体是一种用于热交换器的稀土铝合金及其制备方法。

背景技术

以3003Al合金为代表的Al-Mn系合金具有质量轻、良好的成型性、高热导率、良好的焊接性、优良的抗腐蚀性等众多优良特性，因此广泛应用在蒸发器、冷凝器等汽车散热器零部件中。但是汽车行业的发展要求散热器具有更好的机械性能和更加有效的散热性能。因此传统的Al-Mn系合金将难以满足未来的高性能要求，必须对其进行改性。目前，提高Al-Mn系合金性能的主要方法是对其进行合金化设计。Cu、Mn、Mg、Zn、Fe、Si为广泛采用的合金化元素。这些合金化元素在铝合金中形成不同的合金相，可发挥不同的作用。

热交换器管板通常由两层或多层复合钎焊料加工而成，相应的复合钎焊合金带一般通过铸造、热轧、冷轧和退火等工艺制造，对复合钎焊带芯材合金显微组织（如晶粒度、晶粒取向）的控制是获得高抗蚀管件或板件的关键。

经过对现有技术的检索发现，美国专利US6,019,939公开了一种可应用于热交换器管件的耐热铝合金，该合金的硅含量较低，合金具有较高的钎焊后强度。瑞典专利SE527560 和中国发明专利“热交换器用耐热铝合金及其制备方法”(专利公开号CN 201010149085.1)也记载了添加锆元素的低硅铝合金，合金具有较高强度、抗蚀等特点。以上耐热铝合金均未添加稀土元素，因此稀土元素对这些热交换器管件或板件用低硅合金性能的影响规律鲜见报道。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于热交换器的稀土铝合金及其制备方法，通过采用稀土合金化设计(在低硅高锰合金中添加稀土元素强化)来实现热强化设计和显微组织控制，采用铸造、热轧、冷轧工艺制备了相应的稀土铝合金板带材。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于热交换器的稀土铝合金，其组分和重量百分比为：Si：0.06～0.5%、Mn：1.1～1.9%、Cu：0.3～1.0%、Mg：0～0.7%、Fe：0.1～0.6%、Zr：0～0.2%、Ti: 0～0.2%，Ce或主要成分为Ce元素的稀土：0.06～0.5%、杂质元素含量小于0.05%、其余为Al。

上述用于热交换器的稀土铝合金的制备方法，包括以下步骤：

第一步、依次选取Al、Si、Mn、Cu、Mg、Fe、Zr、Ti以及Ce或含Ce稀土，或选取含有Al、Si、Mn、Cu、Mg、Fe、Zr、Ti和Ce元素的合金，经熔炼浇注成铸造合金坯后铣面，然后对铣面后的铸造合金坯进行热轧，得到合金板带；

其中：Si元素、Mn元素、Cu元素、Mg元素、Fe元素、Zr元素、Ti元素、Ce元素或主要成分为Ce元素的稀土分别占总质量的0.06～0.5%、1.1～1.9%、0.3～1.0%、01～0.7%、0.1～0.6%、0～0.2%、0～0.2%、0.06～0.5%、杂质元素的含量控制在0.05%以内，其余为Al；

第二步、将所述合金板带进行多道次冷轧，经中间退火后进行冷精轧，获得用于热交换器的冷轧合金带材或者厚度更小的箔材。

所述的熔炼浇注是指：采用惰性气体保护熔炼炉或火焰反射熔炼炉将所述合金的原料在700～850℃熔化均匀后浇注入钢制模具内冷却获得所述铸造合金坯。

所述的热轧是指：将所述铸造合金坯在480～560℃的加热炉中预热后热轧至厚度为3～4mm的合金板带。

所述的多道次冷轧是指：将所述合金板带轧制成厚度为0.3～0.4mm的合金带材。

所述的中间退火是指：在280～320℃的环境下退火。

所述的冷精轧是指：将中间退火后的合金带轧制至厚度为0.2～0.3mm的合金带材或箔材。

所述的预热的作用是加热使合金组织均匀化。

本发明通过以下方式进行性能评价：将冷轧铝合金带材经过模拟钎焊热处理(在600℃ 的氮气气氛中保温3～5分钟后出炉冷却至室温),其后在电子拉伸试验机上进行拉伸性能测试。

采用本发明制备所得的耐热铝合金焊后抗拉强度可高达181MPa，屈服强度为67MPa左右，可适用于热交换器或其他相关制造领域。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例采用熔炼和铸造方法首先制备含Si0.08%、Mn1.52%、Cu0.6%、Mg0.25%、Fe0.25%、Ce0.2%、余量为 Al的合金板坯，铣面后在500℃加热后热轧成3mm厚度的板材，其后冷轧至0.35mm厚度，在300℃退火后冷精轧至0.25mm，采用模拟钎焊热处理后用电子拉伸试验机测试了合金的力学性能，合金的抗拉强度为181MPa、屈服强度为67MPa。

实施例2

本实施例采用熔炼和铸造方法首先制备含Si0.1%、Mn1.7%、Cu0.6%、Mg0.3%、Fe0.3%、Zr0.1%、Ce0.25%、余量为Al的合金板坯，铣面后在500℃加热后热轧成3mm厚度的板材，其后冷轧至0.35mm，在300℃进行退火后冷精轧至0.25mm。采用模拟钎焊热处理后用电子拉伸试验机测试了合金的力学性能，合金的抗拉强度为152MPa、屈服强度为51MPa。

实施例3

其他操作方式同实施例1，不是的是本实施例采用熔炼和铸造方法首先制备含Si0.08%、Mn1.7%、Cu0.58%、Mg0.25%、Fe0.25%、Ce0.3%、Ti0.05%、余量为Al的合金铸锭，采用线切割方法取样，经热镶嵌、磨抛和氧化腐蚀后获得金相组织，测量的晶粒平均尺寸小于1 毫米。

实施例4

将实施例1制备的合金铸锭采用线切割方法取样，经热镶嵌、磨抛和氧化腐蚀后获得金相组织，测量的晶粒平均尺寸约为 1.25毫米。

显然，经过合理的合金化设计（包括低硅、高锰、添加稀土元素以控制合金显微组织和性能等措施），可以获得具有较高钎焊强度、适当晶粒尺寸的耐热铝合金，可为开发高性能热交换器提供轻质高强材料。

Claims

1.一种用于热交换器的稀土铝合金，其特征在于，其组分和重量百分比为：Si：0.06～0.5%、Mn：1.1～1.9%、Cu：0.3～1.0%、Mg：0～0.7%、Fe：0.1～0.6%、Zr：0～0.2%、Ti: 0～0.2%，Ce或主要成分为Ce元素的稀土：0.06～0.5%、杂质元素含量小于0.05%、其余为Al。

2.一种根据权利要求1所述的用于热交换器的稀土铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

其中：Si元素、Mn元素、Cu元素、Mg元素、Fe元素、Zr元素、Ti元素、Ce元素或主要成分为Ce元素的稀土分别占总质量的0.06～0.5%、1.1～1.9%、0.3～1.0%、0～0.7%、0.1～0.6%、0～0.2%、0～0.2%、0.06～0.5%、杂质元素的含量控制在0.05%以内，其余为Al；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述的熔炼浇注是指：采用惰性气体保护熔炼炉或火焰反射熔炼炉将所述合金的原料在700～850℃熔化均匀后浇注入钢制模具内冷却获得所述铸造合金坯。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述的热轧是指：将所述铸造合金坯在480～560℃的加热炉中预热后热轧至厚度为3～4mm的合金板带。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述的多道次冷轧是指：将所述合金板带轧制成厚度为0.3～0.4mm的合金带材。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述的中间退火是指：在280～320℃的环境下退火。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，所述的冷精轧是指：将中间退火后的合金带轧制至厚度为0.2～0.3mm的合金带材或箔材。