CN111114044A - 一种中温高强度的铝合金板材及其制备方法 - Google Patents

一种中温高强度的铝合金板材及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111114044A
CN111114044A CN201911281191.2A CN201911281191A CN111114044A CN 111114044 A CN111114044 A CN 111114044A CN 201911281191 A CN201911281191 A CN 201911281191A CN 111114044 A CN111114044 A CN 111114044A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum alloy
percent
temperature
core material
alloy plate
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.)
Pending
Application number
CN201911281191.2A
Other languages
English (en)
Inventor
袁婷
苏朔
陈业铨
张全成
张平
刘万辉
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.)
Changshu Institute of Technology
Original Assignee
Changshu Institute 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 Changshu Institute of Technology filed Critical Changshu Institute of Technology
Priority to CN201911281191.2A priority Critical patent/CN111114044A/zh
Publication of CN111114044A publication Critical patent/CN111114044A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/306—Resistant to heat

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种中温高强度的铝合金板材及其制备方法。该板材包括芯材以及位于芯材一侧或两侧的一层或多层皮材，所述芯材为铝合金，其成分含量为：Si≤0.25%，Fe≤0.3%，Cu 0.7‑1.4%，Mn 1.0‑1.8%，Mg 0.15‑0.4%，Ti 0.05‑0.2%，Y 0.05‑0.15%，其余为铝；所述皮材采用4系列铝合金。本发明所述的中温高强铝合金板材，具有较好的常温力学性能和钎焊性能，相比于传统复合铝合金板材，在200‑250℃范围内仍保持≥130MPa的优异中温力学性能，拥有很好的应用前景。

Description

一种中温高强度的铝合金板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种适用于类似中冷器使用的中温高强度铝合金板材及制造此种板材的方法，属于铝合金板材制备技术领域。
背景技术
中冷器作为涡轮增压发动机的一个组件，其作用是提升内燃机效率、加快发动机响应速度、降低废气有害气体排放以及改善燃油经济性。随着国家对环境保护的工作越来越重视，针对汽车污染物排放的标准，目前已经实施了第六阶段，国六排放标准的苛刻性要比国五排放标准还要严谨50％左右，这样的排放标准要求，对于传统燃油车来讲，无疑是又迎来一次全新的变革。随着排放法规进一步升级，中冷器的进气温度越来越高，这就需要中冷器用铝合金材料具有更高的耐中高温性能。按照国六标准对尾气的要求，中冷器用铝合金高端产品在250℃下的抗拉强度需大于120MPa。目前大部分铝合金复合材在250℃时的抗拉强度只有常温的50％不到。
在中高温条件下，金属产生滑移所需的作用应力较低，外力作用下，晶界上的原子容易扩散，晶内滑移引起晶体伸长而使相邻晶粒间沿晶界产生滑动。因此由于温度的升高，金属内部会发生大量的晶界和位错滑移，使得加工硬化作用减弱。目前大部分针对中冷器用中温铝合金的研究普遍仍采用针对耐高温铝合金的方式，集中于添加Sc、Ag、Yb、Gd等合金元素，以形成纳米级的高熔点Al3(Sc，X)类的共格沉淀颗粒，钉扎位错及界面的运动，从而显著改善合金耐高温性能。但是此类元素普遍价格较高，且其形成的沉淀颗粒耐温可超过400℃，对于耐温仅需250℃的普适产品中冷器来说，并不需要耐受过高温度，采用此类高价格元素加入到铝合金板材中显著增加了产品成本，这就需要有一种简便易行，价格低廉的方式去解决铝合金在类似中冷器使用的中等温度下强度不足的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种常温力学性能和钎焊性能优良、耐中温性能优异的中冷器用铝合金板材及其制造方法，解决现有复合铝合金板材在250℃时抗拉强度低的问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种中温高强度的铝合金板材，包括芯材以及位于芯材一侧或两侧的一层或多层皮材，所述芯材为铝合金，其成分含量为：Si≤0.25％，Fe≤0.3％，Cu 0.7-1.4％，Mn 1.0-1.8％，Mg 0.15-0.4％，Ti 0.05-0.2％，Y0.05-0.15％，其余为铝；所述皮材采用4系列铝合金。
较佳的，4系列铝合金优选4343铝合金或4045铝合金。
较佳的，所述铝合金板材总厚度为0.3-2.0mm。
较佳的，皮材占铝合金板材总厚度百分比的7-14％。
较佳的，所述铝合金板材还可以包括位于芯材和皮材之间的过渡层，过渡层采用1系列或3系列铝合金，所述过渡层占铝合金板材总厚度百分比5-10％。
一种中冷器用耐高温铝合金板材的制备方法，由以下步骤组成：(1)熔炼铸造出所述芯材的铝合金铸锭；(2)将铝合金铸锭进行均匀化处理，并进行铣面；(3)将均匀化处理后的铝合金一侧或者两侧放置一层或多层所述皮材，将边缘进行焊接；(4)将焊合后的双层或多层复合铝合金板材热轧，获得热轧板锭；(5)将热轧板锭进行冷轧至成品厚度；(6)对成品厚度的铝合金板材进行成品退火，出炉后进行拉矫、精密剪切，即制成本发明的中冷器用耐高温铝合金板材。
较佳的，步骤(2)中，均匀化温度为500-560℃，时间为5-10小时。
较佳的，步骤(4)中，热轧时开轧温度为460-500℃，热轧前进行预热，预热温度为450-550℃，预热时间为1-5小时。
较佳的，步骤(6)中，成品退火温度为200-320℃，保温时间为2-6小时。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
(1)本发明通过对铝合金板材中合金成品配比进行优化，对Fe、Si含量进行控制，结合本发明所述的制备方法，获得的铝合金芯材具有沿轧制方向上的大尺寸晶粒，减少晶界的数量，减轻中高温促进晶界滑移带来的弱化作用。
(2)本发明通过加入一定量的Cu和Mg元素，在合金中形成少量的S(Al2CuMg)相和θ’(Al2Cu)相，Mg元素还会与合金中的杂质元素Si形成少量的强化相Mg2Si。
(3)本发明在芯材中加入少量稀土元素钇，钇在铝合金中可以起到固溶强化作用，析出的Al2Y相易分布于晶界处，有效阻碍晶界滑移以及晶内位错和滑移变形，具有较高的中高温性能。
(4)本发明方法简单易行，成本较低，适用于工业化生产。
附图说明
图1为实施例1中所述的铝合金芯材的金相覆膜组织图。
-图2为实施例1中所述的芯材中析出相与位错相互作用的透射电镜图。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
实施例1：该铝合金板材，包括芯材以及位于芯材两侧的皮材构成三层复合铝合金板材。芯材铝合金成分含量为：Si 0.06％，Fe 0.27％，Cu 0.82％，Mn 1.5％，Mg 0.34％，Ti0.15％，Y 0.12％，其余为铝。皮材采用4343铝合金。皮材占铝合金板材总厚度百分比9％。
该铝合金板材由以下步骤组成：(1)熔炼铸造出芯材铝合金铸锭；(2)将铝合金铸锭进行均匀化处理，并进行铣面；(3)将均匀化处理后的芯材铝合金两侧各放置一层皮材铝合金，将边缘进行焊接；(4)将焊合后的三层复合铝合金板材热轧，获得热轧板锭；(5)将热轧板锭进行冷轧至成品厚度0.4mm；(6)对成品厚度的铝合金板材进行成品退火，出炉后进行拉矫、精密剪切，即制成本发明的中冷器用耐高温铝合金板材。其中步骤(2)中均匀化温度为500℃，时间为6小时。其中步骤(4)中热轧时开轧温度为470℃，热轧前进行预热，预热温度为500℃，预热时间为2小时。其中步骤(6)中成品退火温度为250℃，保温时间为5小时。
获得的铝合金芯材具有沿轧制方向上的大尺寸晶粒，减少晶界的数量，减轻中高温促进晶界滑移带来的弱化作用，如图1所示。
本实施例中通过加入一定量的Cu和Mg元素，在合金中形成少量的S(Al2CuMg)相和θ’(Al2Cu)相，Mg元素还会与合金中的杂质元素Si形成少量的强化相Mg2Si。合金中的这些析出相在中冷器的工作温度下未溶解，可以钉扎位错和晶界的运动，提高铝合金板材在250℃下的耐高温性能，如图2所示。
对比例1：采用芯材为3003铝合金，两侧皮材为4343铝合金，加工过程和成品厚度与实施例1相同。
对实施例1和对比例1所得铝合金板材进行600℃保温20min的钎焊。钎焊后加工成拉伸试样，将试样夹持在拉力机上，升温至250℃，保温30min，然后进行250℃的力学性能测试，得出数据结果见表1所示。本发明中的铝合金板材与传统4343/3003/4343复合铝材相比，抗拉强度、屈服强度均明显高于后者。
表1实施例1与对比例1焊后250℃力学性能
材料 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/％
实施例1 139 87 12
对比例1 73 48 14
实施例2：该铝合金板材，包括芯材以及位于芯材两侧的皮材，以及位于芯材和一侧皮材间的过渡层，为四层复合铝合金板材。芯材铝合金成分含量为：Si 0.10％，Fe0.25％，Cu 1.05％，Mn 1.4％，Mg 0.4％，Ti 0.10％，Y 0.10％，其余为铝。两外侧皮材均采用4045铝合金。过渡层采用3003铝合金。。两外侧皮材占铝合金板材总厚度百分比8％，过渡层占铝合金板材总厚度百分比6％。
该铝合金板材由以下步骤组成：(1)熔炼铸造出芯材铝合金铸锭；(2)将铝合金铸锭进行均匀化处理，并进行铣面；(3)将均匀化处理后的芯材合金两侧放置皮材铝合金及过渡层铝合金，将边缘进行焊接；(4)将焊合后的四层复合铝合金板材热轧，获得热轧板锭；(5)将热轧板锭进行冷轧至成品厚度1.0mm；(6)对成品厚度的铝合金板材进行成品退火，出炉后进行拉矫、精密剪切，即制成本发明的中冷器用耐高温铝合金板材。其中步骤(2)中均匀化温度为550℃，时间为10小时。其中步骤(4)中热轧时开轧温度为480℃，热轧前进行预热，预热温度为520℃，预热时间为3小时。其中步骤(6)中成品退火温度为320℃，保温时间为5小时。
对比例2：采用芯材为Mod3Z23合金，其中各成分的质量比为：Fe 0.25％，Si0.3％，Cu 0.40％,Mn 1.5％，Ti 0.1％，其余为铝。过渡层同样为3003铝合金，皮材为4045铝合金，加工过程和成品厚度与实施例2相同。
对实施例2和对比例2所得铝合金板材进行600℃保温20min的钎焊。钎焊后加工成拉伸试样，将试样夹持在拉力机上，升温至250℃，保温30min，然后进行250℃的力学性能测试，得出数据结果见表2所示。本发明中的铝合金板材与4045/3003/3003Mod/4045四层复合铝材相比，抗拉强度、屈服强度均明显高于后者。
表2实施例2与对比例2焊后250℃力学性能
材料 抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 延伸率/％
实施例2 132 80 10
对比例2 75 46 12
最后应说明的是：上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种中温高强度的铝合金板材，其特征在于，包括芯材以及位于芯材一侧或两侧的一层或多层皮材，所述芯材为铝合金，其成分含量为：Si≤0.25%，Fe≤0.3%，Cu 0.7-1.4%，Mn 1.0-1.8%，Mg 0.15-0.4%，Ti 0.05-0.2%，Y 0.05-0.15%，其余为铝；所述皮材采用4系列铝合金。
2.如权利要求1所述的铝合金板材，其特征在于，4系列铝合金为4343铝合金或4045铝合金。
3.如权利要求1所述的铝合金板材，其特征在于，所述铝合金板材总厚度为0.3-2.0mm。
4.如权利要求1所述的铝合金板材，其特征在于，皮材占铝合金板材总厚度百分比的7-14%。
5.如权利要求1所述的铝合金板材，其特征在于，所述铝合金板材还包括位于芯材和皮材之间的过渡层。
6.如权利要求5所述的铝合金板材，其特征在于，过渡层采用1系列或3系列铝合金。
7.如权利要求1-6任一所述的铝合金板材的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：（1）熔炼铸造出所述芯材的铝合金铸锭；（2）将铝合金铸锭进行均匀化处理，并进行铣面；（3）将均匀化处理后的铝合金一侧或者两侧放置一层或多层所述皮材，将边缘进行焊接；（4）将焊合后的双层或多层复合铝合金板材热轧，获得热轧板锭；（5）将热轧板锭进行冷轧至成品厚度；（6）对成品厚度的铝合金板材进行成品退火，出炉后进行拉矫、精密剪切，即得所述的铝合金板材。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，均匀化温度为500-560℃，时间为5-10小时。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，热轧时开轧温度为460-500℃，热轧前进行预热，预热温度为450-550℃，预热时间为1-5小时。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（6）中，成品退火温度为200-320℃，保温时间为2-6小时。
CN201911281191.2A 2019-12-13 2019-12-13 一种中温高强度的铝合金板材及其制备方法 Pending CN111114044A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911281191.2A CN111114044A (zh) 2019-12-13 2019-12-13 一种中温高强度的铝合金板材及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911281191.2A CN111114044A (zh) 2019-12-13 2019-12-13 一种中温高强度的铝合金板材及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111114044A true CN111114044A (zh) 2020-05-08

Family

ID=70498654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911281191.2A Pending CN111114044A (zh) 2019-12-13 2019-12-13 一种中温高强度的铝合金板材及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111114044A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112195375A (zh) * 2020-10-16 2021-01-08 江苏常铝铝业集团股份有限公司 一种自钎焊铝合金箔材及其制造方法
CN113699396A (zh) * 2021-07-20 2021-11-26 青岛理工大学 一种短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103122428A (zh) * 2011-11-18 2013-05-29 萨帕铝热传输(上海)有限公司 钎焊用铝合金复合管材及其制造方法
CN103589914A (zh) * 2013-11-05 2014-02-19 吴高峰 一种热交换器用铝合金散热片
CN104264013A (zh) * 2014-10-14 2015-01-07 江苏常铝铝业股份有限公司 汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材及其制造方法
CN107848079A (zh) * 2015-07-29 2018-03-27 株式会社神户制钢所 铝合金钎焊板及其制造方法和热交换器
CN108602317A (zh) * 2016-02-09 2018-09-28 爱励轧制产品德国有限责任公司 铝多层钎焊板制品和无钎剂钎焊方法
CN110027275A (zh) * 2019-05-23 2019-07-19 江苏常铝铝业股份有限公司 高强度耐腐蚀铝合金复合板带及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103122428A (zh) * 2011-11-18 2013-05-29 萨帕铝热传输(上海)有限公司 钎焊用铝合金复合管材及其制造方法
CN103589914A (zh) * 2013-11-05 2014-02-19 吴高峰 一种热交换器用铝合金散热片
CN104264013A (zh) * 2014-10-14 2015-01-07 江苏常铝铝业股份有限公司 汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材及其制造方法
CN107848079A (zh) * 2015-07-29 2018-03-27 株式会社神户制钢所 铝合金钎焊板及其制造方法和热交换器
CN108602317A (zh) * 2016-02-09 2018-09-28 爱励轧制产品德国有限责任公司 铝多层钎焊板制品和无钎剂钎焊方法
CN110027275A (zh) * 2019-05-23 2019-07-19 江苏常铝铝业股份有限公司 高强度耐腐蚀铝合金复合板带及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112195375A (zh) * 2020-10-16 2021-01-08 江苏常铝铝业集团股份有限公司 一种自钎焊铝合金箔材及其制造方法
CN113699396A (zh) * 2021-07-20 2021-11-26 青岛理工大学 一种短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111940522B (zh) 一种航空发动机紧固件用高强钴基gh6159合金冷拔材加工方法
CN102134669B (zh) 一种微通道换热器用集流管材料及其制备方法
CN100453671C (zh) 一种汽车用Al-Mg-Si-Cu合金及其加工工艺
CN111394638B (zh) 一种火电机组用高强高温合金及其加工工艺
CN102978552B (zh) 铸态镁-钆-钇-钕-锆稀土镁合金构件的塑性变形方法
CN111471897B (zh) 一种高强镍基高温合金制备成型工艺
CN103122427A (zh) 钎焊用铝合金复合板材及其制造方法
CN104264013A (zh) 汽车中冷器用耐高温铝合金复合带材及其制造方法
CN109720036B (zh) 高耐蚀铝合金钎焊板材及其热处理工艺
CN105568162B (zh) 船用低速大功率柴油机连杆锻件及制造工艺
CN111114044A (zh) 一种中温高强度的铝合金板材及其制备方法
CN110976519A (zh) 一种四层铝合金复合板带坯料的生产方法
CN107574377B (zh) 一种基于纳米结构的高吸能型高锰twip钢及其制备方法
CN112375943A (zh) 一种高成形性6111铝合金汽车板的制备工艺
KR20240063025A (ko) 열처리 프리 다이 캐스팅 알루미늄 합금, 그 제조 방법 및 응용
CN109576544A (zh) 一种稀土镁合金熔焊焊丝及其制造方法和使用方法
CN111411266B (zh) 一种镍基高钨多晶高温合金的制备工艺
CN111391429B (zh) 铝合金、中冷器管用复合材料及制备方法、中冷器及车辆
CN112647032A (zh) 一种7系铝合金环形件一体成型的加工方法
CN110508735B (zh) 一种碳化硅晶须增强铝基复合材料的增量约束多向锻造方法
CN106702241A (zh) 硼强化高密度高强度钨镍钴合金及制备方法
CN113930668A (zh) 一种屈服强度550MPa级桥壳用钢板及其制备方法
CN107119245B (zh) 一种超高强耐高温镁合金大锭坯的多级退火工艺
CN111823665A (zh) 一种水箱及暖风管材用高强耐腐蚀多层复合材料及其加工工艺
CN107557625A (zh) 一种新能源汽车用高韧性铝板带材及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200508

RJ01 Rejection of invention patent application after publication