[發明專利]一種可用于加工耐高溫釬焊的鋁/鋼復合帶的熱處理工藝

有效

• 申請號: 201410112198.2
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103924174A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 高坤元;茹文霞;聶祚仁;文勝平;黃暉
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22F1/043
• 分類號: C22F1/043;C21D9/52
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種可用于加工耐高溫釬焊的鋁/鋼復合帶的熱處理工藝，屬于合金材料技術領域。

技術背景

鋁/鋼復合帶具有鋼和鋁的雙重優點，被廣泛應用于國民經濟的各個領域。鋼強度高、價格低，鋁耐腐蝕、導熱好、重量輕，且鋁/鋼復合帶材料解決了異種金屬的焊接問題。鋁鋼/復合帶材綜合了兩者的優良性能，是一種具有特殊使用性能的先進結構復合材料。由于鋁和鋼物理化學性能的差異，特別是熔點和力學性能的較大差別，以及它們之間可生成多種金屬間化合物的特性，很難采用常規的工藝生產鋁/鋼復合帶材。目前國內外鋁/鋼復合帶材的生產方法最為廣泛的為軋制復合法，用于鋁/鋼帶材的鋁合金基體多是采用普通1050鋁合金。鋁/鋼軋制復合后晶粒嚴重變形，復合板塑性下降不能再深加工。因此需要一個合適的退火制度使帶材晶粒恢復。普通1050鋁合金與鋼軋制復合后，在熱處理過程中界面會產生大量脆性Fe-Al化合物，在鋁中添加Si可抑制界面化合物的產生。但是，在600℃高溫硬釬焊過程中不會因為界面脆性化合物的產生而失效，引起界面脆性和產生裂紋，最終造成脆性破裂而不能滿足材料的實際應用。

本發明專利中鋁/鋼復合帶，鋁合金成分為在鋁基體中復合添加了重量百分比為0.055～0.10%的Er和0.76～0.78%的Si，其中Er和Si的復合加入可有效抑制界面脆性化合物的產生。傳統高純鋁/鋼及鋁硅/鋼的可用熱處理工藝窗口范圍有限，限制了產品的性能穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供耐高溫釬焊的鋁/鋼復合帶的熱處理工藝，其可以在較高溫度對鋁/鋼復合帶進行高溫釬焊（610℃±10℃），鋼和鋁的界面不產生連續分布的脆性金屬間化合物，保證焊后界面結合良好。

本發明中鋁/鋼復合帶中的鋁合金成分為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產生。

其方案是：首先對冷軋復合變形量為55±5%鋁/鋼復合帶進行再結晶退火處理，具體包括：對鋁/鋼復合帶進行不同溫度不同時間的退火處理，510℃退火時間≥33h；515℃退火時間≥16h；520℃的退火時間≥12h；525℃退火時間≥8h；530℃退火時間≥6h；535℃退火時間≥4h。并得到其顯微硬度；由顯微硬度可得到鋁/鋼復合帶在各個溫度下完成再結晶的時間。

優選再結晶退火處理：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。

為滿足實際釬焊應用，考慮到實驗條件的差異，實驗采用625℃模擬釬焊處理以考察材料的耐高溫特性。為保證鋁/鋼復合帶的耐高溫（610℃±10℃）釬焊應用，對復合帶進行退火處理后再進行模擬釬焊熱處理制度。實驗采用模擬釬焊熱處理制度具體為：將再結晶退火處理后的鋁/鋼帶材在室溫30min內升到625℃，在625℃保溫10min后空冷。

對經再結晶退火處理+模擬釬焊處理后的鋁/鋼復合帶界面進行檢測，若界面不出現金屬間化合物，則可滿足用于加工耐高溫釬焊的鋁/鋼復合帶的熱處理工藝，并可用于實際工業生產。

鋁/鋼復合帶在退火處理+模擬釬焊處理后界面不出現金屬間化合物，則可得到可用于工業生產的鋁/鋼復合帶的熱處理制度。這樣生產的鋁/鋼復合帶既能滿足后續加工需要的力學性能又具有耐高溫釬焊時界面不出現界面化合物的特性。

本發明再進行模擬釬焊熱處理得到可使用的退火溫度時間范圍，這樣制備的鋁/鋼復合帶除能滿足用于鋁/鋼帶材后續加工所需的力學性能，如高的抗拉強度、屈服強度和延伸率外，還提供了為有效解決在高溫釬焊條件下材料因脆性Fe-Al相存在而結合強度低的熱處理工藝。

附圖說明

圖1：鋁/鋼復合帶不同溫度不同時間退火顯微硬度圖；

圖2：鋁/鋼再結晶退火+模擬釬焊處理界面情況總結圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步說明，但本發明并不限于以下實施例。