CN114990389A - 具有层次结构的铝合金带材的制备方法及铝合金带材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法及铝合金带材，其中，该制备方法依次包括步骤：将原料配方作为熔体熔炼成铝液并导入静置炉内；先进行除气，再进行过滤，之后进行铸轧，以得到铸轧板坯；对铸轧板坯进行冷轧处理，以得到铝卷；对铝卷进行退火处理，以得到具有层次结构的铝合金板材；对铝合金板材进行成品处理，以得到铝合金带材。本发明不仅可以简化多层复合的轧制技术，且还能避免复合轧制制备得到的铝合金带材出现粘铝、气泡、复合层脱落及跑偏的情况，同时，可以使其在进行变形或折弯后，还不会出现橘皮纹及折弯开裂的情况，另外，还可以提升铝合金带材的抗拉强度，并解决其它制备技术所存在的问题。

Description

具有层次结构的铝合金带材的制备方法及铝合金带材
【技术领域】
本发明涉及铝加工技术领域，尤其是涉及一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法及铝合金带材。
【背景技术】
多层次结构复合的铝合金带材由于其具有易变形或折弯的特有性能，现已广泛应用于航天、航空、交通、电子及通讯等各领域。
多层次结构复合的铝合金带材主要通过复合轧制技术进行复合，其余的制备技术有热喷涂技术、等离子喷涂技术、表面镀膜技术、激光表面合金化技术、微弧氧化表面改性技术、激光冲击强化表面改性技术、离子注入技术及复合表面强化技术等。
上述的主流制备技术-多层次结构复合轧制技术制备得到铝合金带材容易出现粘铝、气泡、复合层脱落及跑偏的情况，同时，其在进行变形或折弯后，还容易出现滑移线、橘皮纹及折弯开裂的情况，另外，上述复合轧制技术不仅工艺麻烦，且制备得到的铝合金带材的抗拉强度较低，在多次变形或折弯后容易出现断裂的情况。
其余非主流制备技术的满足条件难，往往需要加热、加电、加气、加压及加速等。且部分制备技术还需要复杂的前处理工序，其经济成本高；部分制备技术使表面温度提高的措施难控制，容易造成表面热应力失效；而离子注入技术有辐射损伤，即入射离子和基体原子反冲会造成各种缺陷及结构和组织的状态变化；部分制备技术基材与涂覆材之间具有明显的分层，会生成金属间化合物，难以实现规模化和商业化应用。
因此，有必要提供一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法及铝合金带材以解决上述问题。
【发明内容】
本发明实施例的目的在于提供一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法及铝合金带材，以解决现有的多层次结构复合轧制技术工艺麻烦，制备得到的铝合金带材容易出现粘铝、气泡、复合层脱落及跑偏的情况，同时，其在进行变形或折弯后，还容易出现滑移线、橘皮纹及折弯开裂的情况，另外，制备得到的铝合金带材的抗拉强度较低，在多次变形或折弯后容易出现断裂的情况，并解决现有的其它制备技术所存在的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、将原料配方作为熔体熔炼成铝液并导入静置炉内；
所述原料配方的组分及质量比为：Si为预设质量比、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01％≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；
步骤S2、先采用除气箱对从所述静置炉流出的所述铝液进行除气，再采用过滤箱对除气后的所述铝液进行过滤，之后进行铸轧，以得到厚度为5.0-8.0mm的铸轧板坯；所述除气箱与所述静置炉之间的第一级流槽进行一次晶粒细化处理，所述过滤箱与所述静置炉之间的第二级流槽进行另一次所述晶粒细化处理，所述第一级流槽和所述第二级流槽在进行所述晶粒细化处理时，持续逆向往所述铝液中加入铝钛硼丝；其中，所述铝钛硼丝中钛的质量比为3.0-10.0％，硼的质量比为0.2-1.0％，其余为铝；铸轧前的所述铝液中钛的质量比为0.015-0.035％，所述铸轧的过程中，其铸轧区的长度为35-55mm，铸轧温度为685-705℃，铸轧速度为预设速度；
步骤S3、对所述铸轧板坯进行冷轧处理，以得到铝卷；其中，所述冷轧处理的过程中，其压下率大于55％；
步骤S4、采用退火炉对所述铝卷进行退火处理，以得到具有层次结构的铝合金板材；其中，所述退火处理的过程为将装入所述铝卷的退火炉的炉气温度加热至450-600℃，并在所述退火炉内的铝卷的温度达到预设温度时，将所述退火炉的温度转变为所述预设温度，保温1-3小时；
步骤S5、对所述铝合金板材进行成品处理，以得到铝合金带材。
优选的，所述步骤S1中，所述预设质量比小于或等于0.10％；
所述步骤S2中，所述预设速度为700-900mm/min；
所述步骤S4中，所述预设温度为340℃-450℃。
优选的，所述步骤S1中，所述原料配方的组分及质量比为：Si≤0.1％、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01％≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；
所述步骤S2中，所述第一级流槽和所述第二级流槽在进行所述晶粒细化处理时，持续逆向往所述铝液中加入的铝钛硼丝的总量为每吨所述铝液内包含1.0-5.0kg的所述铝钛硼丝，所述铝钛硼丝采用的是AlTi5B1；所述铸轧的过程中，所述轧辊的直径为850mm，所述铸轧区的长度为55mm，所述预设速度为850mm/min；所述铸轧的过程完成后，所述铸轧板坯的厚度为7.0mm；
所述步骤S4中，所述预设温度为370℃-390℃。
所述步骤S5中，所述成品处理为分切或横切。
优选的，所述步骤S1中，所述原料配方的组分及质量比为：Si≤0.1％、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01％≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；所述熔体在熔炼时，所述熔体的温度为730℃-755℃，并通入氮气或氩气精炼12-30min；
所述步骤S2中，所述除气的过程在进行前，先让所述铝液在静置炉内静置15-30min，之后进行至少两次除渣，所述除渣的过程采用氮气进行，且温度为735℃-750℃；所述除气的过程采用氩气净化所述铝液中的氢气，且除气后所述铝液中的氢气含量小于0.12ml/100gAl；所述铸轧的过程为连续铸轧，且在所述连续铸轧完成后，所述铸轧板坯的厚度为6.0-7.0mm；
所述步骤S3中，所述冷轧处理包括第一次冷轧、第一次切边、第二次冷轧以及第二次切边，所述第一次冷轧和所述第二冷轧的过程中，其各道次轧制后的冷轧卷的温度均小于或等于150℃；所述冷轧处理的过程完成后，所述铝卷的厚度为0.3-1.0mm。
所述步骤S4中，所述退火处理采用氮气进行保护；所述预设温度根据取样进行退火测试后配合金相测试获取，所述退火测试为将取样后的样品放入加热到290-460℃的测试炉内保温2-4小时；所述预设温度为340-390℃。
所述步骤S5中，所述成品处理的过程依次为箔轧、分切、腐蚀以及化成，所述箔轧的过程中各道次轧制后的所述铝合金板材的温度小于或等于80℃；得到的所述铝合金带材的厚度为0.019-0.060mm。
优选的，所述步骤S1中，所述原料配方的组分及质量比为：Si≤0.1％、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01％≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；所述熔体在熔炼时，所述熔体的温度为730℃-755℃，并通入氮气或氩气精炼12-30min；
所述步骤S2中，所述除气的过程在进行前，先让所述铝液在静置炉内静置15-30min，之后进行至少两次除渣，所述除渣的过程采用氮气进行，且温度为735℃-750℃；所述除气的过程采用氩气净化所述铝液中的氢气，且除气后所述铝液中的氢气含量小于0.12ml/100gAl；所述铸轧的过程为连续铸轧，且在所述连续铸轧完成后，所述铸轧板坯的厚度为6.0-7.0mm；
所述步骤S3中，所述冷轧处理包括第一次冷轧、第一次切边、第二次冷轧以及第二次切边，所述第一次冷轧和所述第二冷轧的过程中，其各道次轧制后的冷轧卷的温度均小于或等于150℃；所述冷轧处理的过程完成后，所述铝卷的厚度为0.1-0.3mm。
所述步骤S4中，所述退火处理采用氮气进行保护；所述预设温度根据取样进行退火测试后配合金相测试获取，所述退火测试为将取样后的样品放入加热到290-460℃的测试炉内保温2-4小时；所述预设温度为350-400℃。
所述步骤S5中，所述成品处理的过程依次为箔轧、分切以及精切，所述箔轧的过程中各道次轧制后的所述铝合金板材的温度小于或等于80℃；得到的所述铝合金带材的厚度为0.010-0.020mm。
优选的，所述步骤S5中，对所述铝合金板材进行成品处理前，先将所述铝合金板材冷却至50℃以下。
优选的，所述步骤S5中，若所述铝合金带材的厚度大于或等于0.2mm，所述成品处理则采用冷轧机进行轧制；若所述铝合金带材的厚度小于0.2mm，所述成品处理则采用箔轧机进行轧制。
优选的，所述步骤S1中，所述预设质量比0.20-0.40％；
所述步骤S2中，所述预设速度为1000-1300mm/min；
所述步骤S4中，所述预设温度为390℃-480℃。
优选的，所述步骤S1中，所述原料配方的组分及质量比为：0.2％≤Si≤0.4％、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01％≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；
所述步骤S2中，所述第一级流槽和所述第二级流槽在进行所述晶粒细化处理时，持续逆向往所述铝液中加入的铝钛硼丝的总量为每吨所述铝液内包含1.0-5.0kg的所述铝钛硼丝，所述铝钛硼丝采用的是AlTi5B1；所述铸轧的过程中，所述轧辊的直径为850mm，所述铸轧区的长度为55mm，所述预设速度为1150mm/min；所述铸轧的过程完成后，所述铸轧板坯的厚度为7.0mm；
所述步骤S3中，得到的所述铝卷的厚度为1.0mm；
所述步骤S4中，所述预设温度为390℃-430℃；
所述步骤S5中，所述成品处理的过程依次为光铝成品制备及纹理蚀刻。
第二方面，本发明实施例提供了一种具有层次结构的铝合金带材，所述铝合金带材由上述具有层次结构的铝合金带材的制备方法制成。
与现有技术相比，本发明中具有层次结构的铝合金带材的制备方法通过限定原料配方并依次通过熔炼、除气、过滤、铸轧、冷轧处理、退火处理以及成品处理制备得到具有层次结构的铝合金带材，这样不仅可以简化多层复合的轧制技术，且还能避免制备得到的铝合金带材容易出现粘铝、气泡、复合层脱落及跑偏的情况，同时，可以使铝合金带材在进行变形或折弯后，还不会出现滑移线、橘皮纹及折弯开裂的情况，另外，还可以提升铝合金带材的抗拉强度，使其在多次变形或折弯后也不会出现断裂的情况，并解决其它制备技术所存在的问题。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明实施例提供的一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法的步骤流程示意图；
图2为本发明实施例步骤S2中的铸轧流程示意图；
图3为本发明实施例步骤S2得到的轧制板坯的过饱和固溶体分布示意图；
图4为金相测试中表层纤维组织的典型金相示意图；
图5为金相测试中芯部再结晶的典型金相示意图；
图6为金相测试中表层大晶粒、芯部小晶粒的典型金相示意图；
图7为金相测试中表层大晶粒、芯部纤维组织的典型金相示意图；
图8为本发明实施例中3003铝合金再结晶的示意图；
图9为通过本发明实施例提供的一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法制备得到的铝合金带材的折弯示意图；
图10为通过传统方法制备得到的合金带材的折弯示意图。
【具体实施方式】
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S1、将原料配方作为熔体熔炼成铝液并导入静置炉内。
其中，所述原料配方的组分及质量比为：Si为预设的质量比、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01％≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al。质量比也可以看作为重量比进行。
根据实际需求，所述预设质量比可以是小于或等于0.10％，也可以为0.20-0.40％。
步骤S2、先采用除气箱对从所述静置炉流出的所述铝液进行除气，再采用过滤箱对除气后的所述铝液进行过滤，之后进行铸轧，以得到厚度为5.0-8.0mm的铸轧板坯。
其中，所述除气箱与所述静置炉之间的第一级流槽进行一次晶粒细化处理，所述过滤箱与所述静置炉之间的第二级流槽进行另一次所述晶粒细化处理，所述第一级流槽和所述第二级流槽在进行所述晶粒细化处理时，持续逆向往所述铝液中加入铝钛硼丝，所述铝钛硼丝中钛的质量比为3.0-10.0％，硼的质量比为0.2-1.0％，其余为铝，铸轧前的所述铝液中钛的质量比为0.015-0.035％。质量比也可以看作为重量比进行。
所述铸轧的过程中，其铸轧区的长度为35-55mm，铸轧温度为685-705℃，铸轧速度为预设速度。
根据实际需求，所述预设速度可以为700-900mm/min，也可以为1000-1300mm/min。
当元素Si含量偏低，铸轧过冷度大的时候，过饱和固溶体的分布显著影响铝合金3XXX铸轧铝板带的再结晶温度，如图2所示，当所述铝液经过所述过滤箱过滤后，所述铝液依次经过稳流器、前箱以及供料嘴流向所述铸轧的过程，从而被火焰增强化学气相沉积的轧辊的辊缝轧制，之后通过两者巨大的温差，使所述铝液瞬间凝固得到所述铸轧板坯(铝带)。得到的所述轧制板坯的过饱和固溶体分布如图3所示，其表层的过饱和固溶体多于芯部的固溶体，这样表层的再结晶所需的再结晶激活能显著大于芯部再解决所需的再结晶激活能。
火焰增强化学气相沉积是以石墨乳在火焰中被加热及雾化，利用压缩空气加速，沉积到旋转的轧辊表面，用于使铸轧出来的铸轧板坯与轧辊进行分离，防止粘辊。
所述铸轧的过程中，所述铝液的凝固结晶在铸轧区内完成，开始时，所述铝液与水冷的轧辊接触形成较薄的凝壳，随着不断凝固，所述凝壳开始收缩和脱离辊面，此时，热传导系数下降，所述铝液由于结晶而释放大量的结晶潜热，较薄的所述凝壳产生重熔，其内部的低熔点的溶质和杂质元素沿晶界或枝界析出，当所述铸轧速度过高，熔体过热时，则导致铸轧区内的液穴加深，所述凝壳变薄，受冷却收缩时挤压力的影响，低熔点的元素得以被挤压析出于所述铸轧板坯的表层。该偏析的实现需要上述原料配方的限定以及轧制参数与工装设备的协同。
元素Si在所述铝合金3XXX铸轧的过程中其熔点相对较低，是一种表面偏析的元素，该元素含量在所述铸轧板坯的表层到中心逐渐下降，与所述铝合金3XXX主要合金元素Mn形成复杂的三元T(Al12Mn3Si2)相，该相可以加速在热变形时过饱和固溶体的分解过程，因此，元素Si的表面偏析为实现铸轧板内外层错开的再结晶温度创造了宏观条件，元素Si含量较高和铸轧速度较快时，元素Si的表面偏析显著影响所述铝合金3XXX铸轧轧制后板坯的再结晶温度。
步骤S3、对所述铸轧板坯进行冷轧处理，以得到铝卷。
其中，所述冷轧处理的过程中，其压下率大于55％。所述压下率即所述铸轧板坯冷轧至所述铝卷的比例。
所述铝卷的厚度根据实际需求设定，以达到步骤S4中退火处理的铝卷厚度为准。
步骤S4、采用退火炉对所述铝卷进行退火处理，以得到具有层次结构的铝合金板材。
其中，所述退火处理的过程为将装入所述铝卷的退火炉的炉气温度加热至450-600℃，并在所述退火炉内的铝卷的温度达到预设温度时，将所述退火炉的炉气温度转变为所述预设温度，保温1-3小时。
根据实际需求，所述预设温度可以为340℃-450℃，也可以为390℃-480℃。
所述预设温度通过退火测试和金相测试观察确定，以找到所述铝卷芯的部和表层再结晶的转变点，从而可以通过所述预设温度使芯部和表层的其中一个部分再结晶，而另一个部分保持轧制状态未再结晶，进而获得所述铝合金板材具有层次结构。
所述退火测试的过程为将取样后的样品放入加热到290-460℃的测试炉内保温2-4小时；所述金相测试按照国际GBT 3246.1-2012变形铝及铝合金制品组织检验方法进行，观察时，采用该方法中显微组织检验方法进行，或先采用机械抛光再电解抛光加阳极覆膜技术进行偏光观察，此时，观察其截面的方向，具体的金相示意图如图4-7所示。
由于所述预设温度需要通过两项测试确定，因此，在进行所述退火处理前，若无法确定所述预设温度，则需要先进行退火测试和金相测试；若已经确定所述预设温度，则可以直接进行所述退火处理，无需进行退火测试和金相测试。
步骤S5、对所述铝合金板材进行成品处理，以得到铝合金带材。
其中，在对所述铝合金板材进行成品处理前，先将所述铝合金板材冷却至50℃以下。
若需要所述铝合金带材的厚度大于或等于0.2mm，所述成品处理则采用冷轧机进行轧制；若所述铝合金带材的厚度小于0.2mm，所述成品处理则采用箔轧机进行轧制。
本发明实施例中具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其所述铸轧的过程中，所述铝液的凝固结晶在铸轧区内完成，开始时，所述铝液与水冷的轧辊接触形成较薄的凝壳，随着不断凝固，所述凝壳开始收缩和脱离辊面，此时，热传导系数下降，所述铝液由于结晶而释放大量的结晶潜热，较薄的所述凝壳产生重熔，其内部的溶质和杂质元素沿晶界或枝界析出，当铸轧速度过高，熔体过热时，则导致铸轧区内的液穴加深，所述凝壳变薄，易发生重熔析出，从而形成表面偏析。即该偏析的实现需要上述原料配方的限定以及轧制参数与工装设备的协同。
元素Si在所述铝合金铸轧的过程中是一种表面偏析的元素，该元素含量在所述铸轧板坯的表层到中心逐渐下降，其与元素Mn形成复杂的三元T(Al12Mn3Si2)相，该相可以加速在热变形时过饱和固溶体的分解过程。因此，元素Si的表面偏析为实现铸轧板内外层错开的再结晶温度创造了宏观条件，元素Si的含量在0.2-0.4％质量百分比时，元素Si的偏析显著影响铝合金3XXX铸轧板的再结晶温度；元素Si的含量在0.1％以下时，元素Si的偏析对再结晶温度影响不明显，此时过饱和固溶体的分布对再结晶温度的影响起主要作用，利用铸轧表层冷却速度快于芯部的冷却速度，使表层的过饱和固溶体多于芯部的固溶体，经过一定的轧制压下后使其表层的再结晶所需的再结晶激活能大于芯部再结晶所需的再结晶激活能。
此时，再配合退火测试和金相测试观察确定所述预设温度，便可以实现所述铝卷的芯部和表层的其中一个部分再结晶，而另一个部分保持轧制状态未再结晶，以获得具有层次结构的铝合金板材。
即本发明实施例通过控制元素Si的含量、所述铸轧速度和铸轧的工装设备以及所述预设温度，并配合所述原料配方的限定以及相应步骤的限定，便可以获得具有层次结构的铝合金带材。
当元素Si的质量比为小于或等于0.10％，预设铸轧速度(预设速度)为700-900mm/min，预设退火温度(预设温度)为340℃-450℃时，可以实现所述铝卷的芯部再结晶，表层保持轧制状态未再结晶；而当元素Si的质量比为0.20-0.40％，所述预设铸轧速度为1000-1300mm/min，所述预设退火温度为390℃-480℃时，可以实现所述铝卷的表层再结晶，芯部保持轧制状态未再结晶。
与现有技术相比，本发明实施例中具有层次结构的铝合金带材的制备方法通过限定原料配方并依次通过熔炼、除气、过滤、铸轧、冷轧处理、退火处理以及成品处理制备得到具有层次结构的铝合金带材，这样不仅可以简化多层次结构复合的轧制技术，且还能避免制备得到的铝合金带材容易出现粘铝、气泡、复合层脱落及跑偏等情况，同时，可以使铝合金带材在进行变形或折弯后，还不会出现滑移线、橘皮纹及折弯开裂的情况，另外，还可以提升铝合金带材的抗拉强度，使其在多次变形或折弯后也不会出现断裂的情况。所述抗拉强度体现为延展性能和抗疲劳性能。
本发明实施例中具有层次结构的铝合金带材的制备方法还解决了现有其它制备技术存在的满足制备条件难、经济成本高、容易造成表面热应力失效、具有辐射损伤以及明显分层，且难以实现规模化和商业化应用的问题。
另外，该铝合金带材可以应用于多个领域，如应用于电子领域时，可以得到高强度高韧性的电子铝箔，即锂离子正极集流体；且因为其表层还可以是纤维组织，表层的位错偏析密度大于晶界，所以，还可以应用这个特性生产均匀腐蚀的电容器的阴极材料。
为了能更好地体现本发明所带来的技术效果，以下将通过更为具体地的实施例进行解释。
实施例二
如图1所示，本实施例提供了一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S1、将原料配方作为熔体熔炼成铝液并导入静置炉内。
其中，所述原料配方的组分及质量比为：Si为0.045％、Fe为0.56％、Cu为0.06％、Mn为1.12％、Mg为0.002％、Zn为0.01％、Ti为0.015％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al。
步骤S2、先采用除气箱对从所述静置炉流出的所述铝液进行除气，再采用过滤箱对除气后的所述铝液进行过滤，之后进行铸轧，以得到厚度为5.0-8.0mm的铸轧板坯。
其中，所述第一级流槽和所述第二级流槽在进行所述晶粒细化处理时，持续逆向往所述铝液中加入的铝钛硼丝的总量为每吨所述铝液内包含1.0-5.0kg的所述铝钛硼丝，所述铝钛硼丝采用的是AlTi5B1。
所述铸轧的过程中，所述轧辊的直径为850mm，所述铸轧区的长度为55mm，所述预设速度为850mm/min。
所述铸轧的过程完成后，所述铸轧板坯的厚度为7.0mm。
本实施例所述步骤S2中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S3、对所述铸轧板坯进行冷轧处理，以得到铝卷。
本实施例所述步骤S3中的工艺及参数与实施例一中的工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S4、采用退火炉对所述铝卷进行退火处理，以得到具有层次结构的铝合金板材。
其中，所述预设温度为370℃-390℃。
本实施例所述步骤S4中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S5、对所述铝合金板材进行成品处理，以得到铝合金带材。
其中，所述成品处理为分切或横切，所述铝合金带材为3003铝合金，且厚度为1.0mm，其再结晶组织的示意图如图8所示。当然，根据实际需求，所述铝合金带材的厚度还可以选择在0.6-1.0mm之间。
本实施例所述步骤S5中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
通过本实施例中铝合金带材的制备方法制备铝合金带材，可以使制备得到的铝合金带材的抗拉强度保持在150-180MPa，延伸率保持在10-20％。
图9为本实施例中铝合金带材的折弯示意图，图10为传统方法制备得到的合金带材的折弯示意图，通过两者的对比以及相应的化学成分、组织形貌、耐磨性及结合力的分析可以得出，本实施例中铝合金带材的磨损率相比于传统方法制备得到的合金带材的磨损率降低了约20％，且本实施例中铝合金带材的层与层之间的结合性能更好，比用双金属轧制类的合金带材的结合力高35.9N。
实施例三
如图1所示，本实施例提供了一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S1、将原料配方作为熔体熔炼成铝液并导入静置炉内。
其中，所述原料配方的组分及质量比为：Si为0.03％、Fe为0.38％、Cu为0.11％、Mn为1.01％、Mg为0.002％、Zn为0.01％、Ti为0.024％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al。
所述熔体在熔炼时，所述熔体的温度为730℃-755℃，并通入氮气或氩气精炼12-30min。
步骤S2、先采用除气箱对从所述静置炉流出的所述铝液进行除气，再采用过滤箱对除气后的所述铝液进行过滤，之后进行铸轧，以得到厚度为5.0-8.0mm的铸轧板坯。
其中，所述除气的过程在进行前，先让所述铝液在静置炉内静置15-30min，之后进行至少两次除渣，所述除渣的过程采用氮气进行，且温度为735℃-750℃。
所述除气的过程采用氩气去除所述铝液中的氢气，且除气后所述铝液中的氢气含量小于0.12ml/100gAl。
所述铸轧的过程为连续铸轧，且在所述连续铸轧完成后，所述铸轧板坯的厚度为6.0-7.0mm，所述预设速度为700-900mm/min。即所述铸轧板坯的厚度可以是6.0mm、6.5mm、6.8mm、7.0mm。
本实施例所述步骤S2中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S3、对所述铸轧板坯进行冷轧处理，以得到铝卷。
其中，所述冷轧处理包括第一次冷轧、第一次切边、第二次冷轧以及第二次切边，所述第一次冷轧和所述第二冷轧的过程中，其各道次轧制后的冷轧卷的温度均小于或等于150℃。
所述冷轧处理的过程完成后，所述铝卷的厚度为0.3-1.0mm。
本实施例所述步骤S3中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S4、采用退火炉对所述铝卷进行退火处理，以得到具有层次结构的铝合金板材。
其中，所述退火处理采用氮气进行保护；所述预设温度为340-390℃。
本实施例所述步骤S4中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S5、对所述铝合金板材进行成品处理，以得到铝合金带材。
其中，所述成品处理的过程依次为箔轧、分切、腐蚀以及化成，所述箔轧的过程中各道次轧制后的所述铝合金板材的温度小于或等于80℃。
得到的所述铝合金带材为3003阴极箔，其为H19态，第二相的尺寸小于2.0μm，厚度为0.019-0.060mm。
本实施例所述步骤S5中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
通过本实施例中铝合金带材的制备方法制备铝合金带材，可以使制备得到的铝合金带材兼具强度和韧性，抗拉强度保持在240-310MPa，延伸率保持在大于5％，且该铝合金带材为20微米的阴极箔，其位错密度远大于晶界偏析，表面均匀腐蚀，腐蚀箔点的密度大于1016m2，比容大于150μF，高于传统方法制备得到的同类产品的比容30％，同时，其反复折弯次数可以达到110次作用，高于传统方法制备得到的同类产品30次左右。
实施例四
如图1所示，本实施例提供了一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S1、将原料配方作为熔体熔炼成铝液并导入静置炉内。
其中，所述原料配方的组分及质量比为：Si为0.04％、Fe为0.51％、Cu为0.07％、Mn为1.05％、Mg为0.002％、Zn为0.01％、Ti为0.016％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；所述熔体在熔炼时，所述熔体的温度为730℃-755℃，并通入氮气或氩气精炼12-30min。
所述熔体在熔炼时，所述熔体的温度为730℃-755℃，并通入氮气或氩气精炼12-30min。
步骤S2、先采用除气箱对从所述静置炉流出的所述铝液进行除气，再采用过滤箱对除气后的所述铝液进行过滤，之后进行铸轧，以得到厚度为5.0-8.0mm的铸轧板坯。
其中，所述除气的过程在进行前，先让所述铝液在静置炉内静置15-30min，之后进行至少两次除渣，所述除渣的过程采用氮气进行，且温度为735℃-750℃。
所述除气的过程采用氩气净化所述铝液中的氢气，且除气后所述铝液中的氢气含量小于0.12ml/100gAl。
所述铸轧的过程为连续铸轧，且在所述连续铸轧完成后，所述铸轧板坯的厚度为6.0-7.0mm，所述预设速度为700-900mm/min。即所述铸轧板坯的厚度可以是6.0mm、6.5mm、6.8mm、7.0mm。
本实施例所述步骤S2中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S3、对所述铸轧板坯进行冷轧处理，以得到铝卷。
其中，所述冷轧处理包括第一次冷轧、第一次切边、第二次冷轧以及第二次切边，所述第一次冷轧和所述第二冷轧的过程中，其各道次轧制后的冷轧卷的温度均小于或等于150℃。
所述冷轧处理的过程完成后，所述铝卷的厚度为0.1-0.3mm。
本实施例所述步骤S3中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S4、采用退火炉对所述铝卷进行退火处理，以得到具有层次结构的铝合金板材。
其中，所述退火处理采用氮气进行保护；所述预设温度为350-400℃。
本实施例所述步骤S4中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S5、对所述铝合金板材进行成品处理，以得到铝合金带材。
所述成品处理的过程依次为箔轧、分切以及精切，所述箔轧的过程中各道次轧制后的所述铝合金板材的温度小于或等于80℃。
得到的所述铝合金带材为3003锂离子正极集流体铝箔H19态，第二相的尺寸小于2.0μm，其厚度为0.010-0.020mm。
本实施例所述步骤S5中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
通过本实施例中铝合金带材的制备方法制备铝合金带材，可以使制备得到的铝合金带材兼具强度和韧性，抗拉强度保持在280-330MPa，相较于传统方法制备得到的同类产品提高了50-80％，延伸率为4.1％，与传统方法制备得到的合同类产品相当，且该铝合金带材为12微米锂离子正极集流体铝箔，当其在锂离子电池涂布正极材料后的碾压阶段，可以承受更高的轧制力，获得更高的压实密度，从而获得高能量密度，为新能源汽车和电子产品提供更长的续航时间。
实施例五
如图1所示，本实施例提供了一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其包括以下步骤：
步骤S1、将原料配方作为熔体熔炼成铝液并导入静置炉内。
其中，所述原料配方的组分及质量比为：Si为0.258％、Fe为0.58％、Cu为0.062％、Mn为1.12％、Mg为0.0022％、Zn为0.011％、Ti为0.012％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al。
步骤S2、先采用除气箱对从所述静置炉流出的所述铝液进行除气，再采用过滤箱对除气后的所述铝液进行过滤，之后进行铸轧，以得到厚度为5.0-8.0mm的铸轧板坯。
其中，所述第一级流槽和所述第二级流槽在进行所述晶粒细化处理时，持续逆向往所述铝液中加入的铝钛硼丝的总量为每吨所述铝液内包含1.0-5.0kg的所述铝钛硼丝，所述铝钛硼丝采用的是AlTi5B1。
所述铸轧的过程中，所述轧辊的直径为850mm，所述铸轧区的长度为55mm，所述预设速度为1150mm/min。
所述铸轧的过程完成后，所述铸轧板坯的厚度为7.0mm。
本实施例所述步骤S2中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S3、对所述铸轧板坯进行冷轧处理，以得到铝卷。
其中，得到的所述铝卷的厚度为1.0mm。
本实施例所述步骤S3中的工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S4、采用退火炉对所述铝卷进行退火处理，以得到具有层次结构的铝合金板材。
其中，所述预设温度为390℃-430℃。
本实施例所述步骤S4中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
步骤S5、对所述铝合金板材进行成品处理，以得到铝合金带材。
其中，所述成品处理的过程依次为光铝成品制备及纹理蚀刻。
本实施例所述步骤S5中的其它工艺及参数与实施例一中的相应工艺及参数相同，在此不作赘述。
通过本实施例中铝合金带材的制备方法制备铝合金带材，可以使制备得到的铝合金带材的抗拉强度保持在150-180MPa，相较于传统方法制备得到的同类产品的抗拉强度为110～130MPa得到了明显的提高，延伸率保持在3-10％，表层晶粒度酸洗目视＞5级(GB/T3246.1-2012)。
实施例六
本实施例提供了一种具有层次结构的铝合金带材，其由实施例一至实施例五中任意一个实施例的具有层次结构的铝合金带材的制备方法制成。
由于本实施例中的铝合金带材由实施例一至实施例五中任意一个实施例的具有层次结构的铝合金带材的制备方法制成，因此，其能达到选用的实施例所达到的技术效果，在此不作赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将原料配方作为熔体熔炼成铝液并导入静置炉内；
所述原料配方的组分及质量比为：Si为预设质量比、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01％≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；
步骤S2、先采用除气箱对从所述静置炉流出的所述铝液进行除气，再采用过滤箱对除气后的所述铝液进行过滤，之后进行铸轧，以得到厚度为5.0-8.0mm的铸轧板坯；所述除气箱与所述静置炉之间的第一级流槽进行一次晶粒细化处理，所述过滤箱与所述静置炉之间的第二级流槽进行另一次所述晶粒细化处理，所述第一级流槽和所述第二级流槽在进行所述晶粒细化处理时，持续逆向往所述铝液中加入铝钛硼丝；其中，所述铝钛硼丝中钛的质量比为3.0-10.0％，硼的质量比为0.2-1.0％，其余为铝；铸轧前的所述铝液中钛的质量比为0.015-0.035％，所述铸轧的过程中，其铸轧区的长度为35-55mm，铸轧温度为685-705℃，铸轧速度为预设速度；
步骤S3、对所述铸轧板坯进行冷轧处理，以得到铝卷；其中，所述冷轧处理的过程中，其压下率大于55％；
步骤S4、采用退火炉对所述铝卷进行退火处理，以得到具有层次结构的铝合金板材；其中，所述退火处理的过程为将装入所述铝卷的退火炉的炉气温度加热至450-600℃，并在所述退火炉内的铝卷的温度达到预设温度时，将所述退火炉的炉气温度转变为所述预设温度，保温1-3小时；
步骤S5、对所述铝合金板材进行成品处理，以得到铝合金带材。
2.如权利要求1所述的具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述预设质量比小于或等于0.10％；
所述步骤S2中，所述预设速度为700-900mm/min；
所述步骤S4中，所述预设温度为340℃-450℃。
3.如权利要求2所述的具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述原料配方的组分及质量比为：Si≤0.1％、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01％≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；
所述步骤S2中，所述第一级流槽和所述第二级流槽在进行所述晶粒细化处理时，持续逆向往所述铝液中加入的铝钛硼丝的总量为每吨所述铝液内包含1.0-5.0kg的所述铝钛硼丝，所述铝钛硼丝采用的是AlTi5B1；所述铸轧的过程中，所述轧辊的直径为850mm，所述铸轧区的长度为55mm，所述预设速度为850mm/min；所述铸轧的过程完成后，所述铸轧板坯的厚度为7.0mm；
所述步骤S4中，所述预设温度为370℃-390℃。
所述步骤S5中，所述成品处理为分切或横切。
4.如权利要求2所述的具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述原料配方的组分及质量比为：Si≤0.1％、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01％≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；所述熔体在熔炼时，所述熔体的温度为730℃-755℃，并通入氮气或氩气精炼12-30min；
所述步骤S2中，所述除气的过程在进行前，先让所述铝液在静置炉内静置15-30min，之后进行至少两次除渣，所述除渣的过程采用氮气进行，且温度为735℃-750℃；所述除气的过程采用氩气净化所述铝液中的氢气，且除气后所述铝液中的氢气含量小于0.12ml/100gAl；所述铸轧的过程为连续铸轧，且在所述连续铸轧完成后，所述铸轧板坯的厚度为6.0-7.0mm；
所述步骤S3中，所述冷轧处理包括第一次冷轧、第一次切边、第二次冷轧以及第二次切边，所述第一次冷轧和所述第二冷轧的过程中，其各道次轧制后的冷轧卷的温度均小于或等于150℃；所述冷轧处理的过程完成后，所述铝卷的厚度为0.3-1.0mm。
所述步骤S4中，所述退火处理采用氮气进行保护；所述预设温度根据取样进行退火测试后配合金相测试获取，所述退火测试为将取样后的样品放入加热到290-460℃的测试炉内保温2-4小时；所述预设温度为340-390℃。
所述步骤S5中，所述成品处理的过程依次为箔轧、分切、腐蚀以及化成，所述箔轧的过程中各道次轧制后的所述铝合金板材的温度小于或等于80℃；得到的所述铝合金带材的厚度为0.019-0.060mm。
5.如权利要求2所述的具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述原料配方的组分及质量比为：Si≤0.1％、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01％≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；所述熔体在熔炼时，所述熔体的温度为730℃-755℃，并通入氮气或氩气精炼12-30min；
所述步骤S2中，所述除气的过程在进行前，先让所述铝液在静置炉内静置15-30min，之后进行至少两次除渣，所述除渣的过程采用氮气进行，且温度为735℃-750℃；所述除气的过程采用氩气净化所述铝液中的氢气，且除气后所述铝液中的氢气含量小于0.12ml/100gAl；所述铸轧的过程为连续铸轧，且在所述连续铸轧完成后，所述铸轧板坯的厚度为6.0-7.0mm；
所述步骤S3中，所述冷轧处理包括第一次冷轧、第一次切边、第二次冷轧以及第二次切边，所述第一次冷轧和所述第二冷轧的过程中，其各道次轧制后的冷轧卷的温度均小于或等于150℃；所述冷轧处理的过程完成后，所述铝卷的厚度为0.1-0.3mm。
所述步骤S4中，所述退火处理采用氮气进行保护；所述预设温度根据取样进行退火测试后配合金相测试获取，所述退火测试为将取样后的样品放入加热到290-460℃的测试炉内保温2-4小时；所述预设温度为350-400℃。
所述步骤S5中，所述成品处理的过程依次为箔轧、分切以及精切，所述箔轧的过程中各道次轧制后的所述铝合金板材的温度小于或等于80℃；得到的所述铝合金带材的厚度为0.010-0.020mm。
6.如权利要求1所述的具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，对所述铝合金板材进行成品处理前，先将所述铝合金板材冷却至50℃以下。
7.如权利要求1所述的具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，若所述铝合金带材的厚度大于或等于0.2mm，所述成品处理则采用冷轧机进行轧制；若所述铝合金带材的厚度小于0.2mm，所述成品处理则采用箔轧机进行轧制。
8.如权利要求1所述的具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述预设质量比为0.20-0.40％；
所述步骤S2中，所述预设速度为1000-1300mm/min；
所述步骤S4中，所述预设温度为390℃-480℃。
9.如权利要求8所述的具有层次结构的铝合金带材的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述原料配方的组分及质量比为：0.2％≤Si≤0.4％、0.30％≤Fe≤0.70％、0.05％≤Cu≤0.20％、1.0％≤Mn≤1.5％、Mg≤0.01％、Zn≤0.05％、0.01≤Ti≤0.05％、不可避免杂质小于或等于0.05％，余量为Al；
所述步骤S2中，所述第一级流槽和所述第二级流槽在进行所述晶粒细化处理时，持续逆向往所述铝液中加入的铝钛硼丝的总量为每吨所述铝液内包含1.0-5.0kg的所述铝钛硼丝，所述铝钛硼丝采用的是AlTi5B1；所述铸轧的过程中，所述轧辊的直径为850mm，所述铸轧区的长度为55mm，所述预设速度为1150mm/min；所述铸轧的过程完成后，所述铸轧板坯的厚度为7.0mm；
所述步骤S3中，得到的所述铝卷的厚度为1.0mm；
所述步骤S4中，所述预设温度为390℃-430℃；
所述步骤S5中，所述成品处理的过程依次为光铝成品制备及纹理蚀刻。
10.一种具有层次结构的铝合金带材，其特征在于，所述铝合金带材由权利要求1-9任意一项所述的具有层次结构的铝合金带材的制备方法制成。
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