一种富铁铝合金组织的控制方法与流程

1.本发明属于金属材料加工工程技术领域，特别涉及一种富铁铝合金组织的控制方法。


背景技术：

2.铝箔是厚度小于或等于0.2mm的压延铝材，它具有耐蚀、防潮、气密、遮光等优点，在世界各地广泛应用于包装、热传输、电子电器、建筑和交通运输等领域。近年来随着全球人均铝箔消费量的增加以及铝箔使用范围的不断扩大，对铝箔的要求不断的提升，如超薄、高强度高韧性、低针孔度及良好的板型，达成这些性能或技术要求对铝箔生产过程来说不易控制，而铝箔的微观组织对以上性能或技术要求的控制有决定性的作用。富铁型8系铝合金的中的铁元素可以细化晶粒，提高铝箔的强韧性，有机械性能和箔轧上的优势，可以轧至单零或双零箔，从而广泛用于包装、锂电池材料等。
3.铝箔的力学性能和成型性能与组织有极大的关系，良好的成型性能需要有均匀的晶粒，足够弥散的第二相分布和较为统一的尺寸及形貌，较为随机的织构，良好的表面形貌、组织内部无缺陷等一系列要求。富铁铝合金一般为8系铝合金，主要的添加元素除fe元素外还有si、cu等元素。大量的研究表明fe元素不仅有细化晶粒的作用，同时通过第二相影响铝箔的力学性能。fe元素在铝合金中以固溶原子或第二相的形式存在，常温下，fe在铝合金中的固溶度十分有限，仅有0.05wt.％，大多数以含铁的第二相形式存在，铝合金中含铁的化合物一般为两种，第一种是三元(alfesi)相，又可分为两类，一类是铁硅原子比较高的α(alfesi)相，有明显的汉字外形，在生长时与α-al紧密的缠绕生长，不易割裂基体，另一类是铁硅原子比大约为1的β(alfesi)相，通常以盘片状或短棒状存在。第二种是二元alfe相，其代表化学式为al3fe，是铝铁第二相最稳定的存在形式，其余的还有大量的铝铁比不同的亚稳相。这些含fe的第二相通过形貌、尺度、分布不仅影响铝箔的力学性能、成型性能，还决定了铝箔的针孔度。若第二相控制不当将严重影响铝箔的成品质量。此外，影响富铁铝合金组织的因素众多，如化学成分、铸造工艺、轧制工艺及热处理制度等均会对组织有较大的影响。
4.综上所述，提供一种简单易操作的富铁铝合金的组织控制方法，不仅较好地解决了富铁型铝箔机械性能、表面质量、可箔轧更薄形化的问题，而且使力学性能和成型性能有机结合，从而为生产企业提供优化的生产工艺，解决富铁型铝箔制备中存在的问题，对提高其使用性能和降低成本上具有十分重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种富铁铝合金的组织控制方法，从而控制力学性能，基于微合金析出结合相变原理，从控制板坯成分、铸轧晶粒组织、冷轧和箔轧工艺、均匀化退火和最终退火制度入手，利用现有设备和优化工艺有效解决了铸轧坯料生产富铁铝合金组织控制机制，从而达到铝箔高强韧化的要求，满足铝箔作为包装、
锂电池等铝箔产品的使用性要求。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：
7.(1)铝合金熔炼及精炼：
8.控制富铁铝合金化学成分质量百分比为：fe 1.10～1.80％、si 0.10～0.15％、cu≦0.05％、mn≤0.05％、ti≤0.05％、mg≤0.005％、zn≤0.005％、余量为al及不可避免的杂质；
9.各原料按照组分配料后，经熔炼、扒渣、检测、精炼、静置和除气除渣工艺流程后，得到温度为685℃～705℃之间的铝液；
10.(2)双辊连续铸轧板卷
11.将步骤(1)得到的铝液进行铸轧，得到铸轧卷坯；其规格为7.8～10mm
×
1200mm
×
lmm；平行轧至方向的纵面，其晶粒长短轴比6～10，晶粒面积为3500～4500μm2；
12.(3)开坯冷轧：对步骤(2)得到的铸轧卷坯进行开坯冷轧，经25％～30％的加工率得到厚度为6.8mm～8.0mm的中间板卷；
13.(4)中间均匀化退火
14.将步骤(3)得到的中间板卷放入退火炉，温度控制在530℃～580℃之间，退火后中间板卷的晶粒度控制为250～400μm之间；
15.(5)冷轧及箔轧
16.经步骤(4)退火后的中间板卷冷轧至厚度为0.3mm～0.6mm时，再箔轧至35～45μm，得到成品厚度的箔材；其中冷轧和箔轧的总加工率控制在98.5％～99.5％之间；
17.(6)成品退火
18.对步骤(5)箔轧后的箔材进行成品退火；成品退火时温度控制为280℃～340℃之间，晶粒度控制为15μm～30μm之间，第二相控制在0.2μm2～0.5μm2之间；成品退火后即实现富铁铝合金的组织控制。
19.进一步地，步骤(1)中，所述控制富铁铝合金化学成分质量百分比为：fe 1.1～1.50％、si 0.10～0.12％、cu≦0.05％、mn≤0.05％、ti≤0.05％、mg≤0.005％、zn≤0.005％、余量为al及不可避免的杂质。
20.进一步地，步骤(2)中，所述铸轧卷坯的规格为9.0～10mm
×
1200mm
×
lmm。
21.进一步地，步骤(5)中，所述中间板卷冷轧至厚度为0.34mm～0.5mm时，再箔轧至45μm。
22.进一步地，步骤(6)中，所述晶粒度控制为15μm～20μm。
23.进一步地，步骤(6)中，所述第二相控制在0.24μm2～0.3μm2之间。
24.本发明的有益效果：
25.本发明针对富铁的8系铝合金组织控制，实现了生产关键技术的突破；解决了采用铸轧坯生产富铁8系铝箔的工艺难点，探索了富铁8系铝合金组织控制机制。通过对fe元素成分含量的控制，以及冷轧总成品率、均匀化退火制度、成品退火制度，将组织中的晶粒度控制在15～30μm之间，第二相控制在平均尺度为0.2～0.5μm2之间，并最终控制产品的最终力学性能，即抗拉强度σb在110～120mpa，延伸率δ≥22％。使之满足铝箔生产及使用上的要求。
26.综上所述，采用本发明提出的一种富铁8系铝合金组织控制方法，探索了富铁8系
铝合金组织控制机制，解决了采用铸轧 冷轧法生产的富铁8系铝箔生产的关键技术，满足了铝箔生产及使用所要求的性能，稳定了了国内采用富铁8系铝合金铸轧法供坯的关键工艺，具有较高的经济效益和使用价值。
附图说明
27.图1所示为本发明实施例2制备的富铁8系铝合金100倍金相组织形貌图；
28.图2中(c)、(d)分别为本发明实施例1、2中均匀化退火后100倍金相组织形貌图；
29.图3中(a)图为本发明实施例1中铝箔280℃退火后第二相微观组织，(b)图为第二相组织统计图；
30.图4中(a)图为本发明实施例2中铝箔320℃退火后第二相微观组织，(b)图为第二相组织统计图。
具体实施方式
31.下面结合具体实施例和说明书附图，进一步阐明本发明。以下结合实施实例对本发明作进一步的阐述。实施实例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。
32.实施例1：
33.(1)铝合金熔炼及精炼
34.控制富铁铝合金化学成分质量百分比为：fe 1.10％、si 0.12％、cu≦0.05％、mn≤0.05％、ti≤0.05％、mg≤0.005％、zn≤0.005％、余量为al及不可避免的杂质。
35.(2)双辊连续铸轧板卷
36.将步骤(1)得到的铝液经双辊连续铸轧机进行铸轧，得到铸轧卷坯；规格为9.0
×
37.1200mm
×
lmm的；晶粒度为ⅰ～ⅱ级晶粒度；沿平行轧制方向的纵面，其晶粒长短轴比6～10；晶粒面积为3500～4500μm2；
38.(3)开坯冷轧中间均匀化退火：对步骤(2)得到的铸轧板卷进行开坯冷轧，经25％～30％的加工率得到7.2mm的中间板卷；
39.(4)将步骤(3)得到的中间板卷放入退火炉，，金属温度控制在530℃，退火后中间板卷的晶粒度控制为250～400μm之间；
40.(5)冷轧及箔轧
41.经步骤(4)退火后的中间板卷冷轧至厚度为0.34mm时再箔轧至45μm；得到成品厚度的箔材；其中冷轧和箔轧的总加工率控制在98.5％～99.5％之间；
42.(6)成品退火
43.对步骤(5)箔轧后的箔材进行成品退火；成品退火时金属温度控制为280℃，铝箔第二相微观组织及统计如图3，晶粒度控制为平均15μm，第二相尺度平均为0.24μm2。
44.根据以上步骤，实现富铁铝合金的组织控制，得到铝箔的力学性能为：抗拉强度σb在110mpa，延伸率δ≥22％。
45.实施例2：
46.(1)铝合金熔炼及精炼
47.控制富铁铝合金化学成分质量百分比为：fe 1.5％、si 0.10％、cu≦0.05％、mn≤0.05％、ti≤0.05％、mg≤0.005％、zn≤0.005％、余量为al及不可避免的杂质。
48.(2)双辊连续铸轧板卷
49.将步骤(1)得到的铝液经双辊连续铸轧机进行铸轧，得到铸轧卷坯；规格为9.0～10mm
×
1200mm
×
lmm的；晶粒度为ⅰ～ⅱ级晶粒度；平行轧至方向的纵面，其晶粒长短轴比6～10；晶粒面积为3500～4500μm2；
50.(3)开坯冷轧中间均匀化退火：对步骤(2)得到的铸轧板卷进行开坯冷轧，经25％～30％的加工率得到7.2mm的中间板卷；
51.(4)将步骤(3)得到的中间板卷放入退火炉，，金属温度控制在530℃～580℃，退火后中间板卷的晶粒度控制为250～400μm之间；
52.(5)冷轧及箔轧
53.经步骤(4)退火后的中间板卷冷轧至厚度为0.3mm～0.6mm时再箔轧至45μm；得到成品厚度的箔材；其中冷轧和箔轧的总加工率控制在98.5％～99.5％之间；
54.(6)成品退火
55.对步骤(5)箔轧后的箔材进行成品退火；成品退火时金属温度控制为340℃，铝箔第二相微观组织及统计如图4，晶粒度控制为平均20μm，第二相尺度平均为0.27μm2。
56.根据以上步骤，实现富铁铝合金的组织控制，得到铝箔的力学性能为：抗拉强度σb在117mpa，延伸率δ≥23％。
57.说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。