[发明专利]一种用于耐高温钎焊铝/钢复合带的铝合金材料及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于加工耐高温钎焊的铝/钢复合带的铝合金及其制备工艺，属于合金材料技术领域。

技术背景

目前用于加工铝/钢复合带的铝合金基体较多采用1050铝合金。其缺点在于：普通的1050铝合金与钢带进行复合、在高温下钎焊处理时，铝/钢复合界面易产生Fe-Al脆性化合物，从而降低了铝/钢复合带的界面强度。在1050铝合金基体中加入Si可抑制低温时界面脆性相的产生。但是，当温度较高时，H.Springer,的研究表明600℃时，Al-5wt.%Si/钢界面反应产生的金属间化合物比高纯铝/钢界面反应产生的界面金属间化合物多很多。这是因为600℃时，加入Si的铝合金基体状态将发生变化，由固态变为半固态形式，其反应扩散速度较快，此时铝/钢复合带的界面又会产生大量Fe-Al、Fe-Al-Si相，易引起铝层易脱落和产品失效。

由于钢和铝的物理性能存在很大的差异，尤其是熔点的差异，使得在600℃左右高温钎焊时铝侧成为界面扩散反应的主要影响因素。因此，对于铝合金一侧进行合金设计预计将会明显改变界面相的数量和形貌。研究表明，铝合金中Si的添加可有效抑制界面化合物的产生；在铝合金中加入微合金化元素Er等可改变界面化合物的产生动力学，同时改变界面脆性化合物的分布状态，从而影响界面的结合性能。这两种类型的微合金化的综合作用预计可以获得更好的界面性能。

发明内容

本发明的目的在于通过Si、Er复合微合金化的方法，改变中间相的数量、形貌及存在方式。发挥合金化元素相互间的协同作用，制备出一种用于加工耐高温钎焊铝/钢复合带的铝合金。

本发明所提供一种用于耐高温钎焊铝/钢复合带的铝合金材料，其特征在于铝基体复合添加Er和Si，Si对铁铝之间界面化合物的出现具有抑制作用，而Er的添加又可使界面化合物碎化，增强铁铝界面的结合强度。

据以上所述，熔炼制备的合金元素的成分范围为（重量百分比）：0.76%±0.10%的Si；0.055～0.10%的Er，余量为铝及不可避免的杂质。

上述所述的铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在熔炼温度为790±10℃下，先将铝锭熔化，随后加入Al-Er、Al-Si中间合金，待中间合金熔化后，六氯乙烷除气、搅拌，保温静置一段时间，使熔体中各元素成份分布均匀后进行铁模浇铸。

本发明中将上述成分的铝合金轧成铝箔后与钢进行总变形量为60%的冷轧复合处理，再在520℃扩散退火18h，以满足后续加工需要。

本发明进行模拟钎焊处理，实验采用625℃模拟钎焊处理以保证材料的耐高温应用。通过观察界面情况，本发明Al-Si-Er/钢复合带可用于耐高温钎焊应用，界面不产生脆性金属间化合物，克服了现有技术结合强度低的问题。

与普通的1050合金相比，本发明采用上述成分配比的一种用于加工耐高温钎焊铝/钢复合带的铝合金，不仅可有效抑制低温扩散反应时界面化合物的产生，同时可有效抑制高温钎焊时界面化合物的产生。

附图说明

图1：Al-0.78Si-0.055Er/钢热处理+模拟钎焊处理界面；

图2：Al-0.76Si-0.1Er/钢热处理+模拟钎焊处理界面；

图3：Al-0.1Er/钢热处理+模拟钎焊处理界面；

图4：Al-0.055Er/钢热处理+模拟钎焊处理界面；

图5：高纯铝/钢热处理+模拟钎焊处理界面。

具体实施方式

下面结合是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。

采用石墨坩埚熔炼和铁模铸造制备合金铸锭，所用原料为纯铝和Al-6Er和Al-35Si的中间合金。在熔炼温度为790±10℃下，先将铝锭熔化，随后加入Al-Er、Al-Si中间合金，待中间合金熔化后，六氯乙烷除气、搅拌，保温静置后，使熔体中各元素成份分布均匀后进行铁模浇铸。制备了种不同成分的合金，通过XRF测得其实际成分，其中对Si含量的成分测量存在0.1%左右的误差，如下表1所示。

表1实验合金成分