一种可用于加工耐高温钎焊的铝/钢复合带的热处理工艺

摘要

一种可用于加工耐高温钎焊的铝/钢复合带的热处理工艺，属于金属合金技术领域。利用冷轧变形量为55%±5%的铝/钢复合带材的热处理应用工艺，铝/钢复合带中铝基体加入重量百分比为：0.76～0.78%的Si，0.055～0.10%的Er，其余为铝和其他不可避免的杂质元素；钢基体为08Al钢。其热处理工艺为先对冷轧复合的铝/钢复合带材进行510～535℃不同时间的退火处理，再进行模拟钎焊热处理得到可使用的退火温度时间范围，这样制备的铝/钢复合带除能满足用于铝/钢带材后续加工所需的力学性能，还提供了为有效解决在高温钎焊条件下材料因脆性Fe-Al相存在而结合强度低的热处理工艺。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于加工耐高温钎焊的铝/钢复合带的热处理工艺，属于 合金材料技术领域。

技术背景

铝/钢复合带具有钢和铝的双重优点，被广泛应用于国民经济的各个领域。 钢强度高、价格低，铝耐腐蚀、导热好、重量轻，且铝/钢复合带材料解决了异 种金属的焊接问题。铝钢/复合带材综合了两者的优良性能，是一种具有特殊使 用性能的先进结构复合材料。由于铝和钢物理化学性能的差异，特别是熔点和 力学性能的较大差别，以及它们之间可生成多种金属间化合物的特性，很难采 用常规的工艺生产铝/钢复合带材。目前国内外铝/钢复合带材的生产方法最为广 泛的为轧制复合法，用于铝/钢带材的铝合金基体多是采用普通1050铝合金。铝 /钢轧制复合后晶粒严重变形，复合板塑性下降不能再深加工。因此需要一个合 适的退火制度使带材晶粒恢复。普通1050铝合金与钢轧制复合后，在热处理过 程中界面会产生大量脆性Fe-Al化合物，在铝中添加Si可抑制界面化合物的产 生。但是，在600℃高温硬钎焊过程中不会因为界面脆性化合物的产生而失效， 引起界面脆性和产生裂纹，最终造成脆性破裂而不能满足材料的实际应用。

本发明专利中铝/钢复合带，铝合金成分为在铝基体中复合添加了重量百分 比为0.055～0.10%的Er和0.76～0.78%的Si，其中Er和Si的复合加入可有效抑 制界面脆性化合物的产生。传统高纯铝/钢及铝硅/钢的可用热处理工艺窗口范围 有限，限制了产品的性能稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供耐高温钎焊的铝/钢复合带的热处理工艺，其可以在 较高温度对铝/钢复合带进行高温钎焊（610℃±10℃），钢和铝的界面不产生连 续分布的脆性金属间化合物，保证焊后界面结合良好。

本发明中铝/钢复合带中的铝合金成分为0.055～0.10%的Er和0.76～0.78%的 Si，其中Er和Si的加入可有效抑制界面脆性化合物的产生。

其方案是：首先对冷轧复合变形量为55±5%铝/钢复合带进行再结晶退火处 理，具体包括：对铝/钢复合带进行不同温度不同时间的退火处理，510℃退火时 间≥33h；515℃退火时间≥16h；520℃的退火时间≥12h；525℃退火时间≥8h；530℃ 退火时间≥6h；535℃退火时间≥4h。并得到其显微硬度；由显微硬度可得到铝/ 钢复合带在各个温度下完成再结晶的时间。

优选再结晶退火处理：510℃退火33～100h；或515℃退火16～100h；或520℃ 退火12～72h；或525℃退火8～60h；或535℃退火4～60h。

为满足实际钎焊应用，考虑到实验条件的差异，实验采用625℃模拟钎焊处 理以考察材料的耐高温特性。为保证铝/钢复合带的耐高温（610℃±10℃）钎焊 应用，对复合带进行退火处理后再进行模拟钎焊热处理制度。实验采用模拟钎 焊热处理制度具体为：将再结晶退火处理后的铝/钢带材在室温30min内升到625 ℃，在625℃保温10min后空冷。

对经再结晶退火处理+模拟钎焊处理后的铝/钢复合带界面进行检测，若界面 不出现金属间化合物，则可满足用于加工耐高温钎焊的铝/钢复合带的热处理工 艺，并可用于实际工业生产。

铝/钢复合带在退火处理+模拟钎焊处理后界面不出现金属间化合物，则可得 到可用于工业生产的铝/钢复合带的热处理制度。这样生产的铝/钢复合带既能满 足后续加工需要的力学性能又具有耐高温钎焊时界面不出现界面化合物的特 性。

本发明再进行模拟钎焊热处理得到可使用的退火温度时间范围，这样制备 的铝/钢复合带除能满足用于铝/钢带材后续加工所需的力学性能，如高的抗拉强 度、屈服强度和延伸率外，还提供了为有效解决在高温钎焊条件下材料因脆性 Fe-Al相存在而结合强度低的热处理工艺。

附图说明

图1：铝/钢复合带不同温度不同时间退火显微硬度图；

图2：铝/钢再结晶退火+模拟钎焊处理界面情况总结图。

具体实施方式

下面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。

将成分为含有重量百分比0.055的Er和0.76～0.78%的Si以及含有重量百分 比为0.10%的Er和0.76～0.78%的Si铝合金轧成铝箔后，与08Al钢进行变形量 为55%±5%的冷轧复合处理，随后进行再结晶退火处理和模拟钎焊热处理。铝/ 钢冷轧复合后，晶粒严重变形，冷轧复合板塑性下降，将复合带进行再结晶退 火热处理，以满足后续加工需要；对铝/钢复合带进行不同温度不同时间退火处 理，从显微硬度图上可以得到各个温度下完成再结晶的时间。实验采用625℃模 拟钎焊处理以保证材料的耐高温应用。模拟钎焊热处理制度为：将再结晶退火 处理后的铝/钢带材在室温30min内升到625℃，在625℃保温10min后空冷。然 后再观察界面情况。

实例1：对铝/钢复合带钢侧进行不同温度不同时间退火处理，从显微硬度 图上可以得到各个温度下完成再结晶的时间。测试温度为475、500、505、510、 515、517、520、525、530、535℃。结果表明：475℃退火60小时，钢组织仍 未发生再结晶；500℃退火51小时，钢组织再结晶完成；505℃退火42小时， 钢组织再结晶完成；510℃退火33小时，钢组织再结晶完成；515℃的再结晶完 成时间为16h；520℃的再结晶完成时间为12h；525℃退火钢组织再结晶完成 时间为8h；530℃的再结晶完成时间为6h；535℃的再结晶完成时间为4h，退火 显微硬度具体见图1。

实例2：对两种成分铝/钢复合带进行再结晶退火处理后在进行模拟钎焊处 理，其中模拟钎焊热处理制度具体为：将再结晶退火处理后的铝/钢带材在室温 30min内升到625℃，在625℃保温10min后空冷。

观察两种成分铝/钢复合带界面状况得到相同的情况：510℃下进行33-100h 热处理+模拟钎焊处理，界面未出现金属间化合物；515℃下进行16-100h热处理 +模拟钎焊处理，界面未出现金属间化合物；520℃下进行12-72h热处理+模拟 钎焊处理，界面未出现金属间化合物；520℃下进行12-72h热处理+模拟钎焊处 理，界面未出现金属间化合物；525℃下进行8-60h热处理+模拟钎焊处理，界面 未出现金属间化合物；535℃下进行4-60h热处理+模拟钎焊处理，界面未出现金 属间化合物，具体见图2。