专利名称：一种用于低温环境的高性能铝薄板带及其制造方法
一种用于低温环境的高性能铝薄板带及其制造方法
技术领域：
本发明针对在室温 -196'C环境中使用铝薄板带，提出一种能满足该环境的 AlMnFeMg基铝合金材料及其具有超细晶粒薄板带的制备方法，通过对半退火状态且仍 保持纤维晶粒的铝板带进行低温深冷处理来获得具有超细晶粒并在室温和低温下都具有 优良综合力学性能的铝薄板带。
本发明所述薄板带铝合金为不可热处理强化铝合金，主要是A10.4Mg0.4Fe0.3Mn铝 合金，其各成份的质量百分比Mg0.31 0.45%， Fe0.25 0.45%， Mn0.17 0.37%， Si0.06 0.16%， TiO細 0.腦，Ci^0.05%,NS0.05%，余量为Al,严格控制Fe/Si在2 9范围； 所述铝薄板带厚度0.05 0.5mm。
上述铝薄板带的制造方法
熔炼过程按一般纯铝系列铝合金进行，注意控制熔体的杂质元素、夹渣、氢和氧等 有害气体含量。可通过热轧开坯(包括热连轧开坯)或者双辊铸轧连续开坯两条工艺路 线制备成2.5 10mm厚巻坯，冷轧前巻坯是否中间退火视产品用途和设备轧制能力决定，
冷轧至成品厚度。
热轧开坯工艺路线采取半连续铸造制备的铸锭规格根据设备能力来确定，在热轧
前对铸锭要进行铣面和清洗，热轧前加热温度450 56(TC，加热时间0.5 24小时，热 轧开轧温度450 520°C ，热轧终轧厚度2.5 10mm。
双辊铸轧开坯路线对熔体进行在线除气、在线过滤和在线连续晶粒细化处理，铸 轧前箱温度685 715'C，铸轧板坯厚度5 10mm。
对上述铝薄板进行成品半退火处理，退火工艺245 31(TC，保温4 48小时，再进 行低温处理。
经过上述工艺过程制备的铝合金薄板带，经过深冷处理回复到室后，其抗拉强度和 伸长率都提高20%以上，而且更重要的是，经过上述工艺处理后的铝薄板带，在室温以 下的抗拉强度和伸长率都温度的不断降低而大幅上升，确保了该铝薄板带在低温下使用
的稳定性。
图1 (a)和(b)是实施例1中半退火状态铝薄板深冷前后透射电镜观察图； 图2是实施例1中铝薄板在室温以下力学性能与温度关系具体实施例方式
实施例1: A10.4Fe0.3Mn0.4Mg铝合金，质量分数含Mg0.34%，含Fe0.29%，含 MnO.23%,含Si0.09。/。，含Ti0.0045%， Cu^O.05%, NK0.05%，余量为Al, Fe/Si在3.2。 采用铸轧开坯，巻坯厚度和规格为6.7mmx960mmx巻。冷轧前巻坯退火工艺为540°C， 保温13小时，出炉冷至室温后冷轧至0.15mm厚，再进行成品半退火处理，退火工艺为 260°C，保温12小时，再经一196'C保温1小时深冷处理，回复到室温测试其力学性能， 其抗拉强度和伸长率都提高20%以上，综合力学性能大大提高。图1和图2是本例铝薄 板深冷处理前后的透射电镜观察组织照片，从TEM照片中可见，可见深冷处理前后有明 显区别，深冷处理后位错消失，粗大纤维晶粒变成了细小等轴晶。其室温以下的低温强 度和伸长率变化趋势如图3所示，可以看出其强度和伸长率随拉伸试验温度的下降而大 幅提高，说明其低温性能非常优良。
实施例2: A10.4Fe0.3Mn0.4Mg铝合金，质量分数含Mg0.37%，含Fe0.4%，含 Mn0.19%，含Si0.12。/。，含Ti0.0041%， Cu^O.05%, NK0.05%，余量为Al， Fe/Si在3.3。 采用铸轧开坯，巻坯厚度和规格为6.7mmxlll0mmx巻。巻坯不进行退火处理，直接冷 轧至0.5mm厚，再进行成品半退火处理，退火工艺为305"，保温7小时，再经一196。C 保温24小时深冷处理，回复到室温测试其力学性能，其性能变化趋势、深冷前后的室温 拉伸应力-应变曲线和室温以下的低温强度和伸长率变化趋势与实施例1十分相似。
实施例3: A10.4Fe0.3Mn0.4Mg铝合金，质量分数含Mg0.45%，含Fe0.37°/。，含 Mn0.27%，含Si0.12。/。，含Ti0.0041%， C必0.05。/。， NK0.05%，余量为Al, Fe/Si在3.1 。 采用热轧工艺路线开坯，巻坯厚度和规格为2.5mmxll30mmx巻。冷轧前巻坯退火工艺 为500°C，保温10小时，出炉冷至室温后冷轧至0.3mm厚，再进行成品半退火处理， 退火工艺为250。C，保温18小时，再经一170。C保温2小时深冷处理，回复到室温测试其 力学性能，其性能变化趋势、深冷前后的室温拉伸应力-应变曲线和室温以下的低温强度 和伸长率变化趋势与实施例1十分相似。
实施例4: A10.4Fe0.3Mn0.4Mg铝合金，质量分数含Mg0.41%，含Fe0.28%，含Mn0.31%， *Si0.08%，含Ti0.0053%， Ci^O.05%, Ni^0.05%，余量为Al, Fe/Si在3.5。 采用热轧开坯，巻坯厚度和规格为7.5mmxlll0mmx巻。巻坯不进行退火处理，直接冷 轧至0.4mm厚，再进行成品半退火处理，退火工艺为285t:，保温12小时，再经一150'C 保温2小时深冷处理，回复到室温测试其力学性能，其性能变化趋势、深冷前后的室温 拉伸应力-应变曲线和室温以下的低温强度和伸长率变化趋势与实施例1十分相似。
实施例5: A10.4Fe0.3Mn0.4Mg铝合金，质量分数含Mg0.39%，含Fe0.35%，含 Mn0.25%，含SiO.腦，含Ti0.0047%， 0^0.05°/。， NK0.05%，余量为Al， Fe/Si在3.5。 采用铸轧开坯，巻坯厚度和规格为7.3 mmxl260mmx巻。冷轧前巻坯退火工艺为580°C， 保温20小时，出炉冷至室温后冷轧至0.2mm厚，再进行成品半退火处理，退火工艺为 258°C，保温24小时，再经一196'C保温1小时深冷处理，回复到室温测试其力学性能， 其性能变化趋势、深冷前后的室温拉伸应力-应变曲线和室温以下的低温强度和伸长率变 化趋势与实施例1十分相似。
权利要求
1、一种能满足室温～-196℃环境的基铝薄板带，所述铝薄板带材为Al0.4Fe0.3Mn0.4Mg铝合金，属于不可热处理强化铝合金，各成份的质量百分比Mg0.31～0.48％、Mn0.17～0.37％、Fe0.25～0.45％、Si0.06～0.16％、Ti0.008～0.10％、Cu≤0.05％、Ni≤0.05％，余量为Al，并控制Fe/Si在2～9范围。
2、 根据权利要求1所述的能满足室温 -196'C环境的基铝薄板带，其特征在于所述铝 薄板带的厚度为0.05 0.5mm。
3、 根据权利要求1所述的能满足室温 -196'C环境的AlMnFeMg基铝薄板带，其特征是 所述铝薄板带各成分的质量百分比为Mg0.34、 Fe0.29%、 Mn0.23%、 Si0.09%、 Ti0.0045%、 Cu50.05%、 NS0.05%，余量为Al,， Fe/Si在3.2。
4、 根据权利要求l所述能满足室温 -196'C环境的AlMnFeMg基铝薄板带，其特征是 所述铝薄板带各成分的质量百分比为Mg0.37、Fe0.4。/。、Mn0.19。/。、Si0.12。/。、Ti0.004P/0、 Cu￡0.05%、 Ni￡0.05%，余量为Al， Fe/Si在3.3。
5、 根据权利要求l所述能满足室温 -196'C环境的AlMnFeMg基铝薄板带，其特征是 所述铝薄板带各成份的质量百分比为Mg0.45、 Fe0.37%、 Mn0.27%、 Si0.12%、 Ti0.0041%、 CuS0.05%、 Ni50.05%，余量为Al， Fe/Si在3.1 。
6、 权利要求1-5所述的铝薄板带的制备方法，其包括以下步骤(1) 按一般纯铝系列铝合金熔炼方法进行熔炼，控制熔体的杂质元素、夹渣、氢 和氧等有害气体含量；(2) 通过热轧开坯，包括热连轧开坯，或者双辊铸轧连续开坯两条工艺路线制备 成2.5 10mm厚巻坯，然后冷轧至目标厚度，再进行成品半退火，最后进行 低温深冷处理，冷轧前的铝板坯是否中间退火视产品用途和设备轧制能力决 定。
7、 根据权利要求6所述铝薄板带的制备方法，其特征在于所述热轧开坯在热轧前对铸 锭进行铣面和清洗，热轧前加热温度450 56(TC，加热时间0.5 24小时，热轧开轧温 度450 520'C，热轧终轧厚度2.5 10mm。
8、 根据权利要求6所述铝薄板带的制备方法，其特征在于所述双辊铸轧连续开坯是对 熔体进行在线除气、在线过滤和在线连续晶粒细化处理，铸轧前箱温度685 715'C，铸轧板坯厚度5 10mm。
9、 根据权利要求6所述铝薄板带的制备方法，其特征在于所述对于铝薄板带，成品半 退火处理的退火温度是245 310°C，保温4 48小时。
10、 根据权利要求6所述的铝薄板带的制备方法，其特征在于对于铝薄板带，进行低 温深冷处理的温度为-100 -196'C,保温0.1 48小时。
全文摘要
一种能满足室温～-196℃环境的AlMnFeMg基高性能铝合金板带材及其制备方法。本发明针对常规金属材料具有低温脆性等缺点，通过控制化学成份、成品半退火、低温深冷处理等专门的制备工艺来改善获得厚度为0.05～0.5mm、具有超细等轴晶粒的铝薄板带，该铝薄板带在室温和低温下其伸长率和强度能同时提高，确保材料在低温下的稳定综合力学性能。本发明表明在极端低温环境下使用的铝薄板带，生产工艺对低温性能影响很大，其生产工艺比化学成份更重要。
文档编号B21B37/74GK101440447SQ20081023724
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者张秀锦, 蒋显全, 蒋诗琪 申请人:西南大学