CN104962789A - 一种使用铝硅钎料的耐高温钎焊铝/钢复合板材的铝合金材料及制备方法 - Google Patents

一种使用铝硅钎料的耐高温钎焊铝/钢复合板材的铝合金材料及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104962789A
CN104962789A CN201510264057.7A CN201510264057A CN104962789A CN 104962789 A CN104962789 A CN 104962789A CN 201510264057 A CN201510264057 A CN 201510264057A CN 104962789 A CN104962789 A CN 104962789A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium
steel
high temperature
preparation
interface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510264057.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104962789B (zh
Inventor
高坤元
骆涛
聂祚仁
文胜平
黄晖
吴晓蓝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201510264057.7A priority Critical patent/CN104962789B/zh
Publication of CN104962789A publication Critical patent/CN104962789A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104962789B publication Critical patent/CN104962789B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

一种耐高温钎焊铝/钢复合板材的铝合金材料及制备方法，属于合金材料技术领域。其特征在于，在铝基体中添加了0.25～0.69wt.％的Si。其能解决实际生产中铝/钢界面产生金属间化合物、制备工艺成本高以及制备窗口小，容错率低等问题。

Description

一种使用铝硅钎料的耐高温钎焊铝/钢复合板材的铝合金材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种使用铝硅钎料的耐高温钎焊铝/钢复合板材的铝合金材料及其制备工艺，属于合金材料技术领域。
技术背景
随着可持续发展在当前社会的进一步深入，建设资源节约型、环境友好型社会显得尤为重要。火力发电空冷技术可以有效的减少水资源的浪费。其中，铝/钢复合板材是制备火电空冷散热片的关键材料。根据当前现有工艺，专利CN102321834A中采用0.7wt.％-0.9wt.％Si来抑制铝/钢复合界面Al-Fe脆性化合物的产生。但是，当铝中Si含量较高时，铝/钢界面也会产生脆性金属间化合物，H.Springer的研究表明600℃时，Al-5wt.％Si/钢界面反应产生的金属间化合物比高纯铝/钢界面反应产生的界面金属间化合物更多。这是因为600℃时，加入5wt.％Si的铝合金基体状态将发生变化，由固态变为半固态形式，其反应扩散速度较快，此时铝/钢复合带的界面又会产生大量Al-Fe、Al-Fe-Si相，易引起铝层易脱落和产品失效，而铝/钢复合板的焊料主要是高Si铝合金。
该发明专利主要是适用于铝硅钎料钎焊下的铝/钢复合板。要保证Si的加入量能够在工业生产化的保温温度下起到抑制Al-Fe相生成的作用，同时，在高温钎焊过程中，焊料中Si的过高而扩散至铝层后仍能让铝/钢板材可用，而本专利就是针对铝/钢复合板的铝合金中Si的成分含量进行确定。
发明内容
本发明的目的在于通过向铝合金中添加少量Si元素(＜2％)的方法，改变中间相的厚度。发挥Si元素在Fe、Al间的作用，且在高温钎焊时不会产生半固态或液态铝合金，从而制备出一种用于加工耐高温钎焊铝/钢复合带的铝合金。
其技术方案是这样的，在铝基体中添加少量的Si元素，Si在铝/钢复合板退火以及钎焊时可以抑制铝铁间界面化合物的产生，减少界面脆性相，从而提高铝铁界面结合强度。
其进一步特征在于，熔炼制备的合金元素的成分范围为(重量百分比)：0.25-0.69％的Si，余量为铝及不可避免的杂质。因为在实际生产钎焊过程中焊料多是含Si的铝合金，可能会导致界面含Si量增高，如果原本铝合金中含Si量过高，会在Si扩散时导致界面失效，而低Si就可以有效的避免这个问题，优选为0.25～0.63％的Si，进一步0.41％～0.63％的Si。
上述所述的铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在熔炼温度为790±10℃下，先将铝锭熔化，随后加入Al-Si中间合金，待中间合金熔化后，六氯乙烷除气、搅拌，保温静置一段时间，使熔体中各元素成份分布均匀后进行铁模浇铸。
本发明中将上述成分的铝合金轧成铝箔后与钢进行总变形量为60％的冷轧复合轧制处理，其中钢为08Al钢，再在520℃扩散退火18h或575℃下扩散退火3h。520℃退火18h是为了使复合带在正常退火工艺下铝钢界面由机械啮合变为冶金结合，而575℃3h是为了保证在实际工厂中应用时炉温不均匀会使带材不失效。
本发明进行模拟钎焊处理，实验采用30min从室温升至625℃保温10min后空冷的模拟钎焊处理，以保证材料的耐高温应用。与现有铝/钢复合板包覆铝合金相比，本发明的优势在于，针对实际工业生产时炉温不稳定的情况，本发明采用板材575℃退火3h使得再钎焊时仍然可用，克服不稳定性带来的不足；可以有效解决使用高Si铝合金作为焊料时焊料中Si元素扩散而导致的铝/钢界面开裂问题，拓宽材料制备工艺窗口，提高产品合格率。
附图说明
图1：Al-0.63wt.％Si/钢520℃18h热处理后及模拟钎焊处理界面；
图2：Al-0.49wt.％Si/钢520℃18h热处理后及模拟钎焊处理界面；
图3：Al-0.41wt.％Si/钢520℃18h热处理后及模拟钎焊处理界面；
图4：Al-0.25wt.％Si/钢520℃18h热处理后及模拟钎焊处理界面；
图5：高纯铝/钢520℃18h热处理后及模拟钎焊处理界面。
图6：Al-0.63wt.％Si/钢575℃3h热处理后及模拟钎焊处理界面；
图7：Al-0.49wt.％Si/钢575℃3h热处理后及模拟钎焊处理界面；
图8：Al-0.41wt.％Si/钢575℃3h热处理后及模拟钎焊处理界面；
图9：Al-0.25wt.％Si/钢575℃3h热处理后及模拟钎焊处理界面；
图10：高纯铝/钢575℃3h热处理后及模拟钎焊处理界面。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
采用石墨坩埚熔炼和铁模铸造制备合金铸锭，所用原料为纯铝和Al-35wt.％Si的中间合金。在熔炼温度为790±10℃下，先将铝锭熔化，随后加入Al-Si中间合金，待中间合金熔化后，六氯乙烷除气、搅拌，保温静置后，使熔体中各元素成份分布均匀后进行铁模浇铸。制备了种不同成分的合金，通过XRF测得其实际成分，如下表1所示。
将制备的铝合金轧成铝箔后与钢进行变形量约为60％的冷轧复合处理，随后进行再结晶退火处理+模拟钎焊热处理。铝/钢冷轧复合后，晶粒严重变形，冷轧复合板塑性下降，将复合带进行520℃/18h或575℃/3h退火热处理，以满足后续加工需要；实验采用30min从室温升温到625℃保温10min后空冷的模拟钎焊处理以保证材料的耐高温应用。
表1实验合金成分
实施例1：A1中的铝合金制备的铝/钢复合板在520℃18h热处理后及模拟钎焊处理界面没有观察到界面化合物的存在，界面结合情况良好，见图1。
实施例2：A2中的铝合金制备的铝/钢复合板在520℃18h热处理后及模拟钎焊处理界面没有观察到界面化合物的存在，界面结合情况良好，见图2。
实施例3：A3中的铝合金制备的铝/钢复合板在520℃18h热处理后及模拟钎焊处理界面没有观察到界面化合物的存在，界面结合情况良好，见图3。
实施例4：A4中的铝合金制备的铝/钢复合板在520℃18h热处理后及模拟钎焊处理界面没有观察到界面化合物的存在，界面结合情况良好，见图4。
对比例1：A5中的铝合金制备的铝/钢复合板在520℃18h热处理后及模拟钎焊处理界面出现了大量层状连续分布的脆性界面化合物，见图5，易引起基体钢带和复层铝带分离，界面化合物的存在大大降低界面的结合强度。
实施例5：A1中的铝合金制备的铝/钢复合板在575℃3h热处理后及模拟钎焊处理界面没有观察到界面化合物的存在，界面结合情况良好，见图6。
实施例6：A2中的铝合金制备的铝/钢复合板在575℃3h热处理后及模拟钎焊处理界面没有观察到界面化合物的存在，界面结合情况良好，见图7。
实施例7：A3中的铝合金制备的铝/钢复合板在575℃3h热处理后及模拟钎焊处理界面没有观察到界面化合物的存在，界面结合情况良好，见图8。
对比例2：A4中的铝合金制备的铝/钢复合板在575℃3h热处理后及模拟钎焊处理界面出现了大量层状连续分布的脆性界面化合物，见图9，易引起基体钢带和复层铝带分离，界面化合物的存在大大降低界面的结合强度。
对比例3：A5中的铝合金制备的铝/钢复合板在575℃3h热处理后及模拟钎焊处理界面出现了大量层状连续分布的脆性界面化合物，见图10，易引起基体钢带和复层铝带分离，界面化合物的存在大大降低界面的结合强度。

Claims (5)

1.一种使用铝硅钎料的耐高温钎焊铝/钢复合带材的铝合金材料，其中钢为08Al钢，其特征在于，铝合金中Si的质量百分数为0.25％-0.69％的Si，余量为铝及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温钎焊铝/钢复合带材的铝合金材料，其特征在于，该合金中Si含量的优选成分范围为0.41％～0.63％。
3.制备权利要求1所述的一种耐高温钎焊铝/钢复合带材的铝合金材料的方法，其特征在于，按照成分将铝合金轧成铝箔后与钢进行总变形量为60％的冷轧复合轧制处理，其中钢为08Al钢，再在520℃扩散退火18h或575℃下扩散退火3h。
4.采用包含权利要求1-3所述的任一一铝合金材料制备的铝/钢复合带材用于高温钎焊。
5.采用包含权利要求1-3所述的任一一铝合金材料制备的铝/钢复合带材用于625℃的高温钎焊。
CN201510264057.7A 2015-05-22 2015-05-22 一种使用铝硅钎料的耐高温钎焊铝/钢复合板材的铝合金材料及制备方法 Active CN104962789B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510264057.7A CN104962789B (zh) 2015-05-22 2015-05-22 一种使用铝硅钎料的耐高温钎焊铝/钢复合板材的铝合金材料及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510264057.7A CN104962789B (zh) 2015-05-22 2015-05-22 一种使用铝硅钎料的耐高温钎焊铝/钢复合板材的铝合金材料及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104962789A true CN104962789A (zh) 2015-10-07
CN104962789B CN104962789B (zh) 2017-05-17

Family

ID=54216872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510264057.7A Active CN104962789B (zh) 2015-05-22 2015-05-22 一种使用铝硅钎料的耐高温钎焊铝/钢复合板材的铝合金材料及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104962789B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105644106A (zh) * 2016-02-16 2016-06-08 银邦金属复合材料股份有限公司 一种三层金属复合材料及其制造方法
CN105861888A (zh) * 2016-04-17 2016-08-17 北京工业大学 一种用于耐高温钎焊铝/钢复合带材的宽Si成分窗口的Al-Si-Er合金
CN106319167A (zh) * 2016-08-29 2017-01-11 银邦金属复合材料股份有限公司 一种耐腐蚀的轧制铝钢复合材料及其制备方法
CN107090557A (zh) * 2017-03-13 2017-08-25 北京工业大学 一种用于制备低成本耐高温钎焊铝/钢复合带材的铝合金及制备方法
CN113103688A (zh) * 2021-04-07 2021-07-13 北京工业大学 一种抑制界面化合物的耐高温钎焊铝/钢复合板材

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3739300C1 (en) * 1987-11-20 1989-04-20 Wickeder Eisen Und Stahlwerk G Process and aluminium sheeting for manufacturing roll-bonded sheet metal
EP1842619A2 (de) * 2006-04-08 2007-10-10 Umicore AG & Co. KG Al-Si-Lotlegierungen und Ihre Verwendung für das Hartlöten von Aluminium und Aluminium/Stahl-Fügungen
CN102321834A (zh) * 2011-10-20 2012-01-18 银邦金属复合材料股份有限公司 一种新型的用于加工铝钢复合带的铝合金
CN103144371A (zh) * 2013-03-26 2013-06-12 银邦金属复合材料股份有限公司 一种钎焊用耐热铝/钢复合材料
CN103882269A (zh) * 2014-03-24 2014-06-25 北京工业大学 一种用于耐高温钎焊铝/钢复合带的铝合金材料及应用
CN103924174A (zh) * 2014-03-24 2014-07-16 北京工业大学 一种可用于加工耐高温钎焊的铝/钢复合带的热处理工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3739300C1 (en) * 1987-11-20 1989-04-20 Wickeder Eisen Und Stahlwerk G Process and aluminium sheeting for manufacturing roll-bonded sheet metal
EP1842619A2 (de) * 2006-04-08 2007-10-10 Umicore AG & Co. KG Al-Si-Lotlegierungen und Ihre Verwendung für das Hartlöten von Aluminium und Aluminium/Stahl-Fügungen
CN102321834A (zh) * 2011-10-20 2012-01-18 银邦金属复合材料股份有限公司 一种新型的用于加工铝钢复合带的铝合金
CN103144371A (zh) * 2013-03-26 2013-06-12 银邦金属复合材料股份有限公司 一种钎焊用耐热铝/钢复合材料
CN103882269A (zh) * 2014-03-24 2014-06-25 北京工业大学 一种用于耐高温钎焊铝/钢复合带的铝合金材料及应用
CN103924174A (zh) * 2014-03-24 2014-07-16 北京工业大学 一种可用于加工耐高温钎焊的铝/钢复合带的热处理工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周龙华、杨佳荣等: "铝、钢复合材料界面的研究", 《机械工程材料》 *
李龙、高闯等: "4A60铝/08Al钢复合带材冷轧结合行为的研究", 《钢铁研究》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105644106A (zh) * 2016-02-16 2016-06-08 银邦金属复合材料股份有限公司 一种三层金属复合材料及其制造方法
CN105861888A (zh) * 2016-04-17 2016-08-17 北京工业大学 一种用于耐高温钎焊铝/钢复合带材的宽Si成分窗口的Al-Si-Er合金
CN105861888B (zh) * 2016-04-17 2018-07-31 北京工业大学 一种用于耐高温钎焊铝/钢复合带材的宽Si成分窗口的Al-Si-Er合金
CN106319167A (zh) * 2016-08-29 2017-01-11 银邦金属复合材料股份有限公司 一种耐腐蚀的轧制铝钢复合材料及其制备方法
CN107090557A (zh) * 2017-03-13 2017-08-25 北京工业大学 一种用于制备低成本耐高温钎焊铝/钢复合带材的铝合金及制备方法
CN113103688A (zh) * 2021-04-07 2021-07-13 北京工业大学 一种抑制界面化合物的耐高温钎焊铝/钢复合板材
CN113103688B (zh) * 2021-04-07 2023-01-13 北京工业大学 一种抑制界面化合物的耐高温钎焊铝/钢复合板材

Also Published As

Publication number Publication date
CN104962789B (zh) 2017-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104962789A (zh) 一种使用铝硅钎料的耐高温钎焊铝/钢复合板材的铝合金材料及制备方法
CN103695743A (zh) 一种镁合金及其制备方法
CN101294247B (zh) 铝合金细化剂及用该细化剂制备的铝合金
CN105220037A (zh) 超高强度耐蚀易切削加工的铝合金散热材料及制法和应用
CN101857934B (zh) 一种耐热镁合金及其制备方法
CN105018813A (zh) 一种抗蠕变稀土镁合金及其制备方法
CN107699763A (zh) 自来水中快速均匀降解的镁合金及其构件的制造方法
CN103498065A (zh) 一种TiAl合金晶粒细化方法
CN105018812A (zh) 一种耐热镁合金及其制备方法
CN105331852A (zh) 超薄高强度铝合金翅片材料及其制备方法和应用
CN106119580A (zh) 与水发生可控反应的镁合金及其构件的制造方法
CN103305732A (zh) 制备含稀土钇的超高强变形铝合金的方法
CN104928549A (zh) 一种高强度高弹性模量的铸造镁稀土合金及其制备方法
CN103305731A (zh) 一种添加稀土钇的超高强变形铝合金
CN102676856A (zh) 一种亚共晶铸造铝硅合金变质工艺
CN102277521B (zh) 室温高韧性单相固溶体镁稀土基合金及制备方法
CN103882269B (zh) 一种用于耐高温钎焊铝/钢复合带的铝合金材料及应用
CN103695744A (zh) 一种纳米颗粒增强镁合金及其制备方法
CN104946948A (zh) 一种高弹性模量的铸造镁合金及其制备方法
CN107090557A (zh) 一种用于制备低成本耐高温钎焊铝/钢复合带材的铝合金及制备方法
CN107723546A (zh) 自来水快速腐蚀的韧化镁合金及其构件的制造方法
CN103526069B (zh) 高导电导热铜硒多元合金材料
CN104498785A (zh) 一种Al-Mg-Er-Zr耐热铝合金及其制备工艺
CN105200279A (zh) 高强度铝合金翅片材料及其制备方法和应用
CN103695745A (zh) 一种氮化硼增强镁合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant