專利名稱：Al/AZ31/Al包鋁鎂板帶的制作方法
AI/AZ31/AI包鋁鎂板帶本發(fā)明涉及有色金屬加工領(lǐng)域，具體是一種可用3C電子、軌道交通和汽車等領(lǐng)域 的新型鎂基復(fù)合板帶材的材料要求及相應(yīng)的退火工藝。 [背景技術(shù)]鎂合金板帶有許多優(yōu)點，特別是具有比強度和比剛度高、電磁屏蔽性好和良好的 散熱性，在筆記本電腦和手機等3C電子產(chǎn)品、航天航空、交通運輸、國防軍工等領(lǐng)域有廣泛 的應(yīng)用前景。是全世界令人矚目的綠色環(huán)保工程材料。鎂合金為密排六方結(jié)構(gòu)，滑移系較少，因而可承受的塑性變形量有限，延展性低， 在室溫和低溫條件下塑性較差，特別是鎂板帶材的加工，須經(jīng)過反復(fù)小變形量軋制、反復(fù)加 熱、才能軋制到目標厚度，且成材率很低，大大提高了其加工成本，限制了鎂合金的推廣使 用。另一方面，鎂是所有工業(yè)合金中化學(xué)活性最高的金屬，在干燥的大氣中，鎂表面可形成 氧化物膜層，但形成的膜疏松多孔，其耐蝕性較差，因此如何解決工業(yè)生產(chǎn)及使用過程中鎂 合金不耐腐蝕的問題一直是材料研究工作者研究的重點。若在鎂板雙表面包覆1 10% Al薄鋁板，制備成復(fù)合包鋁鎂板，不僅可以提高鎂板表面的耐腐蝕性能，而且可以在一定程 度上改善鎂合金板的后續(xù)加工成形性能。鎂鋁界面的良好結(jié)合是材料設(shè)計與制造者追求的 重要方向之一。本發(fā)明就是增加界面結(jié)合強度，提高包鋁鎂板復(fù)合材料綜合性能的重要方 法，對推廣鎂板帶的廣泛應(yīng)用有很重要的現(xiàn)實意義和工業(yè)生產(chǎn)價值。本發(fā)明提出一種A1/AZ31/A1包鋁鎂板帶，針對A1/AZ31/A1包鋁復(fù)合板新材料帶 制備過程的難點界面結(jié)合性能不高的一種熱處理方法，通過對研究優(yōu)化該復(fù)合材料的成 品退火工藝來提高界面結(jié)合強度、獲得綜合性能良好的包鋁鎂板帶。本發(fā)明所述的包鋁鎂板帶的包覆層為雙面包覆，通過熱軋來焊合。所述包板鎂板帶的包覆層Al合金為純鋁系合金，主要以純鋁為主，其質(zhì)量分數(shù) 含 FeO. 10 1. 0 %，含 MnO. 01 0. 8 %，含 SiO. 05 0. 65 %，含 TiO. 008 0. 15 %，含 CuO. 05 0.5%，MgO. 05 0. 5%，Ni彡0. 05%，余量為Al ；包覆鋁板的厚度為總厚度的 4 12%。所述包板鎂板帶的芯材為鎂合金，以AZ31為主，其質(zhì)量分數(shù)含A12. 3 3. 5%， 含 ZnO. 7 1. 1%，含MnO. 25 0. 5%，含 Si < 0. 05 ％，含Cu < 0. 05%，含Ni < 0. 05%， 含F(xiàn)e < 0. 05%，余量為Mg ；總厚度中除去包覆鋁板的厚度，即86 92%。所述包鋁鎂板帶的最佳退火工藝為金屬溫度200 300°C保溫0. 5 1. 5小時， 在該工藝下退火后的包鋁鎂板，界面強度與退火前相比大大提高(如圖2所示)，界面第二 相彌散分布(如圖3a、b、c所示)，綜合力學(xué)性能優(yōu)良。低于200°C退火稱退火過欠，界面強 度變化很小或者幾乎不變(如圖2的退火溫度-界面結(jié)合強度關(guān)系圖和圖4的150°C X Ih 退火微觀組織圖)；高于300°C退火稱退火過剩，界面結(jié)合強度大大下降，甚至遠低于退火前熱軋狀態(tài)的界面結(jié)合強度，界面第二相幾乎覆蓋整個界面(如圖2的退火溫度_界面結(jié) 合強度關(guān)系圖和圖5的350°C X lh退火微觀組織圖)，由于第二相較脆，造成界面結(jié)合強度 和綜合力學(xué)性能大大下降。退火保溫時間低于0. 5小時情況與低于200°C退火相似；退火 保溫時間高于1. 5小時情況與高于300°C退火相似。所述包鋁鎂板的最佳退火過程的關(guān)鍵要點在于包鋁鎂板裝爐后隨爐升溫，退火控 制方法，在初始加熱階段爐溫定溫溫度彡(包鋁鎂板保溫目標溫度+10 70) °C ；
爐溫轉(zhuǎn)定溫溫度彡(包鋁鎂板保溫目標溫度-30 -5) °C ；保溫階段控制包鋁鎂板溫度< (包鋁鎂板保溫目標溫度士 3) °C。本發(fā)明的關(guān)鍵是在退火過程中嚴格控制包鋁鎂板的金屬溫度在200 300°C之 間。退火溫度取上限時，則退火保溫時間取下限，有利于獲得優(yōu)良的綜合性能。本發(fā)明采用最佳溫度退火，可獲得界面結(jié)合比較穩(wěn)定，剝離強度較高、綜合力學(xué)性 能較好的包鋁鎂板。本發(fā)明所述包板鎂板帶的鋁鎂界面結(jié)合情況如

圖1所示，熱軋后的鋁鎂結(jié)合界面 良好，層次分明，界面上沒有第二相形成。圖1是A1100/AZ31/A110包鋁鎂板熱軋焊合后的界面結(jié)合微觀組織圖2保溫1小時退火溫度與剝離強度的關(guān)系圖3是包鋁鎂板不同溫度退火溫度下的微觀組織，其中(a)200°C退火，(b)250°C 退火，(c)300°C退火圖4是A1100/AZ31/A1100包鋁鎂板在150°C X lh退火后的界面結(jié)合情況微觀組 織圖5是包鋁鎂板350°C X lh退火后包鋁鎂板的界面微觀組織 [具體實施方式
]包鋁鎂板退火工藝及工業(yè)生產(chǎn)中的控制方法一、以1100作包覆層制備1100/AZ31/1100包鋁鎂板，1100的質(zhì)量分數(shù)符合 GB3190-2007標準該包鋁鎂的熱軋復(fù)合的界面結(jié)合強度為5. 9 6. lKN/m。成品退火工 藝退火溫度200 300°C，保溫時間0. 5 1. 5小時。在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中，其控制方法如下例1 退火工藝為250°C X lh時，加熱階段爐溫定溫溫度280°C，當(dāng)包鋁鎂板溫度 升溫至235°C時，爐溫轉(zhuǎn)定250°C，當(dāng)包鋁鎂板料溫達到247°C時，開始計算保溫時間，保溫 時間1 士0. 1小時。退火后包鋁鎂板的界面結(jié)合強度為7. 7 7. 9KN/m,與退火前相比提高 了 28%以上。例2 退火工藝為200°C X 1. 5h時，加熱階段爐溫定溫溫度230°C，當(dāng)包鋁鎂板溫 度升溫至190°C時，爐溫轉(zhuǎn)定200°C，當(dāng)包鋁鎂板料溫達到197°C時，開始計算保溫時間，保 溫時間1. 5士0. 1小時。退火后包鋁鎂板的界面結(jié)合強度為7. 3 7. 5KN/m,與退火前相比 提高了 22%以上。
4
例3 退火工藝為300°C X0. 5h時，加熱階段爐溫定溫溫度320°C，當(dāng)包鋁鎂板溫 度升溫至285°C時，爐溫轉(zhuǎn)定300°C，當(dāng)包鋁鎂板料溫達到297°C時，開始計算保溫時間，保 溫時間0. 5 0. 6小時。退火后包鋁鎂板的界面結(jié)合強度為-J. 5 7. 6KN/m,與退火前相 比提高了 25%以上。 二、不同包覆層的退火控制方法例4 以1060作包覆層制備1060/AZ31/1060包鋁鎂板，1060的質(zhì)量分數(shù)符合 GB3190-2007標準退火工藝同例1。退火后包鋁鎂板的界面結(jié)合強度為-J. 9 8. lKN/m, 與退火前相比提高了 28%以上。例5 以3102作包覆層制備3102/AZ31/3102包鋁鎂板，3102的質(zhì)量分數(shù)，含 FeO. 25 0. 4 %，含 MnO. 15 0. 30 %，含 SiO. 05 0. 20 %，含 TiO. 008 0. 10 %，含 CuO. 05 0. 15%,Mg^ 0. 05%,Ni ^ 0.05%，余量為Al ；退火工藝同例1。退火后包鋁鎂 板的界面結(jié)合強度為7.3 7. 6KN/m，與退火前相比提高了 24%以上。
權(quán)利要求
一種Al/AZ31/Al包鋁鎂板帶，所述包鋁鎂板帶的包覆層為雙面包覆，通過熱軋來焊合；其特征在于所述包覆層的單面厚度為總厚度的4～12％，其余為芯材厚度，即總厚度的86～92％；所述包覆層Al合金的牌號以純鋁為主，其質(zhì)量分數(shù)含F(xiàn)e0.10～1.0％，含Mn0.01～0.8％，含Si0.05～0.65％，含Ti0.008～0.15％，含Cu0.05～0.5％，Mg0.05～0.5％，Ni≤0.05％，余量為Al；所述芯材鎂合金的牌號以AZ31為主，其質(zhì)量分數(shù)含Al2.86～％，含Zn0.9～％，含Mn0.39～％，含Si＜0.05～％，含Cu＜0.05％，含Ni＜0.05％，含F(xiàn)e＜0.05％，余量為Mg；所述包鋁鎂板帶的最佳退火工藝為金屬溫度200～300℃保溫0.5～1.5小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A1/AZ31/A1包鋁鎂板帶，其特征在于所述包鋁鎂板帶裝爐 后隨爐升溫，退火控制如下，在初始加熱階段爐溫定溫溫度彡(包鋁鎂板保溫目標溫度+10 70) °C ；爐溫轉(zhuǎn)定溫溫度< (包鋁鎂板保溫目標溫度-30 _5) °C ；保溫階段控制包鋁鎂板溫度< (包鋁鎂板保溫目標溫度士 3)°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的A1/AZ31/A1包鋁鎂板帶，其特征在于所述退火溫度取上限 時，則退火保溫時間取下限。
全文摘要
一種Al/AZ31/Al包鋁鎂板帶，其芯材為AZ31鎂合金，雙面包覆層為鋁，包覆層的單面厚度為總厚度的4～12％，芯材厚度為余量，即總厚度的86～92％。包覆層Al合金的牌號以純鋁為主，其質(zhì)量分數(shù)含F(xiàn)e0.10～1.0％，含Mn0.01～0.8％，含Si0.05～0.65％，含Ti0.008～0.15％，含Cu0.05～0.5％，Mg0.05～0.5％，Ni≤0.05％，余量為Al；芯材鎂合金的牌號以AZ31為主，其質(zhì)量分數(shù)含Al2.86～％，含Zn0.9～％，含Mn0.39～％，含Si＜0.05～％，含Cu＜0.05％，含Ni＜0.05％，含F(xiàn)e＜0.05％，余量為Mg。所述包鋁鎂板帶的最佳退火工藝為金屬溫度200～300℃保溫0.5～1.5小時。本發(fā)明采用最佳溫度退火，可獲得界面結(jié)合比較穩(wěn)定，剝離強度較高、綜合力學(xué)性能較好的包鋁鎂板，其要點是，退火溫度要控制在最佳溫度區(qū)，退火保溫時間不宜過長。其優(yōu)點是，通過最佳退火溫度的控制確保包鋁鎂板在使用過程的綜合性能的穩(wěn)定。
文檔編號C22C23/02GK101804710SQ20101013896
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者何洪, 劉智勇, 張秀錦, 蔣顯全 申請人:西南大學(xué)