一种高强度高热导率6系铝合金带材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高热导率6系铝合金带材及其制备方法，其成分按质量百分数计为：Si 0.20‑0.55%、Fe 0.03‑0.08%、Cu 0.01‑0.10%、Mn 0.01‑0.02%、Mg 0.40‑0.80%、Cr 0.01‑0.10%、Zn 0.01‑0.02%和Ti 0.01‑0.03%，余量为Al和不可避免的杂质，其是以铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂为原料，经熔化、铸造、均热、热轧、冷轧、固溶、拉伸矫直、时效等步骤制得。本发明专利技术通过控制合金化学成分，优化工艺参数，使制得的6系铝合金带材具有表面质量好、板形平整、强度高、成型性能良好及热传导性能较高等优势，打破了国外技术在此方面的垄断。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高热导率6系铝合金带材及其制备方法
本专利技术属于有色金属
，具体涉及一种高强度高热导率6系铝合金带材及其制备方法。
技术介绍
随着现代科学技术的发展，人们对智能手机、移动iPad、笔记本等电子产品的使用需求越来越大。同时，各种仪器设备、电子产品均在向智能化、微小化的趋势发展，希望材料越做越薄，以得到轻便、快捷的特点，便于人们的使用及携带；同时，智能手机及笔记本材料在使用过程中，由于无法将内部热量疏导至外部，易影响使用者的体验及设备寿命等，这势必要求发展具有高强度、低密度、高热传导率等综合性能的材料。铝合金具有优良的导热性、中等强度、低密度等优势，且铝是地壳中含量最大的金属，这为铝合金材料的发展提供了可能。然而，目前铝合金材料的使用仍存在着不足之处，其主要体现在于热传导率与强度通常无法兼容。生产过程中，要么牺牲强度来保证高的热导率，要么牺牲热导率来保证高的强度，这限制了铝合金的发展与使用。例如：当前1系铝合金的热传导率最佳，热传导率最大可达到210W/(m·K)，但强度最大只能在200MPa以下；5系甚至7系铝合金的强度最高，但其热传导率较差，一般在130W/(m·K)。目前国内高强度高热导率6系铝合金带材均由国外进口，国内暂无该产品的生产方法及工艺。本专利技术提供了一种高强度高热导率6系铝合金带材及其生产方法，通过发展该技术，可获得具有高强度、高热传导率、优良成型性能的铝合金带材，打破国外技术的垄断。同时，用铝合金带材替代不锈钢板，在保证高强度条件下，可减轻重量、提高热导率及成型性能，使之能更广泛的应用于手机中板产品，提高客户体验满意度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术不足，提供一种具有较高强度、良好热传导和深冲性能且板形质量极佳的高强度高热导率6系铝合金带材及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高强度高热导率6系铝合金带材，其成分按质量百分数计为：Si0.20-0.55%、Fe0.03-0.08%、Cu0.01-0.10%、Mn0.01-0.02%、Mg0.40-0.80%、Cr0.01-0.10%、Zn0.01-0.02%和Ti0.01-0.03%，余量为Al和不可避免的杂质。所述高强度高热导率6系铝合金带材的制备方法，是以铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂为原料，经熔化、铸造、均热、热轧、冷轧、固溶、拉伸矫直、时效的步骤，制得所述高强度高强度高热导率6系铝合金带材；其各步骤具体操作如下：1）将铝锭、铝中间合金锭、镁锭和锰剂按比例加入到熔炼炉中，在720-740℃下进行熔化、精炼、除渣、搅拌后，将形成的铝液放入静置炉中静置1.5-2.0h；2）在690-710℃下，往铝液中添加20~80ppm晶粒细化剂，并经氩气精炼后，用半连续铸造法将精炼铝液铸造成铝合金扁铸锭；3）将铝合金扁铸锭在450℃~500℃的保温炉内保温反应8~18h，并在炉内自然冷却至120℃~150℃后，再在空气中自然冷却至室温；然后将扁铸锭经锯头尾、铣面后进入加热炉进行均热，均热温度为400-500℃，时间为8-10h；4）将出炉后的锭坯经热粗机轧成26-32mm厚的中间坯，然后控制单道次最大压下率为35%，以保证轧制质量，再通过精轧机连轧成6.0-9.0mm厚的热轧带材，精轧机的终轧温度为280-330℃；5）将步骤4）得到的热轧带材进行冷粗轧，在轧制过程中合理安排每道次的变形量和总加工率，以保证冷轧轧过程的质量和在线板形，即每道次的总加工率控制在20-90%之间，最后一个轧制道次的压下率控制在10%~30%，最后一次轧制速度控制在200~400m/min，制得在线平直度≤12I的冷轧带材；6）为了保证铝合金带材表面不出现色差，将冷轧带材送入固溶炉后在炉内充入氮气，以保证炉内氧气含量在800ppm以下；固溶处理的温度为340-540℃，处理2~4h后取出，并以50~80℃/s的冷却速度迅速冷却至常温，使其合金内部的化合物数量控制在10~20个/mm2，并确保单个化合物的长度≤10μm；7）将步骤6）处理得到的带材在拉伸弯曲矫直机上进行拉伸矫直，得到板形较好的带材；8）为了保证铝合金带材最终的力学性能，将得到的带材经120~200℃保温时效处理2~24h，使之得到较高的强度。为了改善铝带的显微组织及第二相粒子的分布形态和结构，提高铝合金带材的质量，步骤2）中所述晶粒细化剂为Al-5Ti-0.2B；所用氩气的纯度≥99.999%；所述半连续铸造法为低液位式半连续铸造法。为了保证热轧过程的质量和效率，步骤4）热粗机轧制中间坯时，热粗轧乳液的浓度控制在3.5-5.0wt%，乳液灰分控制在600ppm以下；精压机连轧时，热精轧乳液的浓度控制在6.8-8.8wt%，乳液灰分控制在1100ppm以下。同时，为了确保成品化合物细小，数量少，热轧时通过将单道次最大压下率控制在35%，以破碎内部组织及晶粒。为了保证铝合金带材的板形质量，步骤7）拉伸矫直过程中的拉伸率控制在0.3-0.5%，使带材板形平直度≤6I。所得6系铝合金带材的屈服强度为270~300MPa，抗拉强度为300-330MPa，热导率达到190~210W/(m·K)，延伸率≥8%。本专利技术较现有技术的创新点在于：①成分差别：本专利技术铝合金带材中Si、Fe含量低，Mg含量也很低，以确保得到高的热导率。②熔铸夹渣及初始晶粒控制严格：本专利技术通过采用高纯度的氩气及细化剂的变质处理，先进的液位控制，确保减少铸锭内部夹渣及细小的初始晶粒。③热轧工艺：本专利技术通过采用大压下量轧制，控制热轧带材的晶粒，使热轧带材内部的化合物破碎，便于后续小化合物的形成。④本专利技术中确定的冷轧压下量、中间退火后的冷轧压下率对晶粒、组织、性能均有重要影响，尤其是最后一道次的压下率，必须按要求执行，否则将难以达到所需性能及板形要求。⑤合理的热处理制度：本专利技术在确定固溶及时效工艺的基础上，通过控制固溶后的冷却速度，既保证成品性能，又保证高的热传导性能。⑥矫直工艺：本专利技术通过控制极低的延伸率，以保证最终性能，便于客户最终成型。⑦只有按照本专利技术的控制手段及相关参数，才能得到高强度、高热传导率并且板形优良的铝合金带材。本专利技术通过对铁、硅、镁、锰、铬等合金元素的优化调整，在保证产品具有较高强度的同时提高其伸长率，并获得较高的热导率；通过优化熔铸、热轧、冷轧、固溶、拉矫等工艺，使成品表面质量好、板形平整、强度高、成型性能良好，并具有较高的热传导性能。本专利技术生产出的高强度高热导率6系铝合金带材的屈服强度达到270~300MPa，抗拉强度达到300-330MPa，延伸率≥8%，并且材料的热导率达到190~210W/(m·K)。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。实施例1一种高强度高热导率6系铝合金带材的成分按质量百分数计为：Si0.35%、Fe0.05%、Cu0.03%、Mn0.01%、Mg0.45%、Cr0.03%、Zn0.01%、Ti0.012%，余量为Al和不可避免的杂质。所述高强度高热导率6系铝合金带材的制备方法按以下步骤：1）将上述重量配比备好的纯铝锭、铝中间合金锭、镁锭和锰剂，加入到熔炼炉中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种高强度高热导率6系铝合金带材，其特征在于：其成分按质量百分数计为：Si 0.20‑0.55%、Fe 0.03‑0.08%、Cu 0.01‑0.10%、Mn 0.01‑0.02%、Mg 0.40‑0.80%、Cr 0.01‑0.10%、Zn 0.01‑0.02%和Ti 0.01‑0.03%，余量为Al和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高强度高热导率6系铝合金带材，其特征在于：其成分按质量百分数计为：Si0.20-0.55%、Fe0.03-0.08%、Cu0.01-0.10%、Mn0.01-0.02%、Mg0.40-0.80%、Cr0.01-0.10%、Zn0.01-0.02%和Ti0.01-0.03%，余量为Al和不可避免的杂质。2.一种制备如权利要求1所述的高强度高热导率6系铝合金带材的方法，其特征在于：以铝锭、铝中间合金锭、镁锭、锰剂为原料，经熔化、铸造、均热、热轧、冷轧、固溶、拉伸矫直、时效制得所述高强度高强度高热导率6系铝合金带材。3.根据权利要求2所述的高强度高热导率6系铝合金带材的制备方法，其特征在于：各步骤具体操作如下：1）将铝锭、铝中间合金锭、镁锭和锰剂按比例加入到熔炼炉中，在720-740℃下进行熔化、精炼、除渣、搅拌后，将形成的铝液放入静置炉中静置1.5-2.0h；2）在690-710℃下，往铝液中添加晶粒细化剂，并经氩气精炼后，用半连续铸造法将精炼铝液铸造成铝合金扁铸锭；3）将铝合金扁铸锭经保温处理后锯头尾、铣面，进入加热炉进行均热，均热温度为400-500℃，时间为8-10h；4）将出炉后的锭坯经热粗机轧成26-32mm厚的中间坯，然后控制单道次最大压下率为35%，以保证轧制质量，再通过精轧机连轧成6.0-9.0mm厚的热轧带材，精轧机的终轧温度为280-330℃；5）将步骤4）得到的热轧带材进行冷粗轧，每道次的总加工率控制在20-90%之间，最后一个轧制道次的压下率控制在10%~30%，最后一次轧制速度控制在200~400m/min，制得冷轧带材；6）将冷轧带材送入固溶炉进行固溶处理，固溶处理的温度为340-540℃，处理2~4h后取出，并以50~80℃/s的冷却速度迅速冷却至常温；7）将步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华春，吴建新，江钟宇，冉继龙，吴云，林盛，
申请(专利权)人：中铝东南材料院福建科技有限公司，中铝瑞闽股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35