一种芯材合金、包含该芯材合金的铝合金复合板材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种芯材合金，其中，基于所述芯材合金，所述芯材合金包含：≤1.5重量％的Si、≤1.0重量％的Cu、0.5‑2.0重量％的Mn、≤0.5重量％的Fe、≤0.5重量％的Mg、≤0.25重量％的Ti、≤0.25重量％的Zr、≤0.25重量％的Cr，以及其它元素，其中单个元素含量≤0.05重量％，总元素含量≤0.15重量％，其余为铝。其中，等效直径小于0.1μm的弥散相颗粒的数目为5×10

A core alloy, an aluminum alloy composite plate including the core alloy and the preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种芯材合金、包含该芯材合金的铝合金复合板材及其制备方法
本专利技术涉及一种芯材合金，包含该芯材合金的铝合金复合板材及其制备方法和用途。本专利技术的铝合金复合板材具备高钎焊后强度，适合用于热交换器，特别是热交换器的主板或边板。
技术介绍
铝合金由于质轻且高的热传导性，广泛应用于汽车热交换器，如，散热器、冷凝器、蒸发器、油冷器及中间冷却器等。汽车热交换器主要通过钎焊法例如真空钎焊和可控气氛钎焊来生产。通常，钎焊使用Al-Si系合金作为钎料。钎焊温度在600℃左右，将钎料完全熔化，通过熔化的钎料进行接头的冶金结合。近年来，随着汽车的轻量化要求，汽车用热交换器也被要求轻量化，进而要求热交换器用铝合金复合材料进行减薄。主板和边板的厚度减薄对换热器的轻量化具有重要的意义。减薄对钎焊用铝合金复合材料提出了更高的要求，在降低厚度的同时要满足材料结构强度不降低。目前，我国汽车热交换器边板和主板用钎焊铝合金是由两层或三层复合的板材，其芯材为AA3003或其改型合金，其钎焊后强度较低，抗疲劳性能差，在使用容易出现开裂的现象，而造成换热器泄漏等失效。铝合金复合板材在钎焊后通常会由于钎焊的高温使得复合板材的强度难以保持。从而相比于无需钎焊的铝合金复合板材，可钎焊或钎焊用的铝合金复合板材在强度提升方面相对更为困难。对于可钎焊或需要钎焊的铝合金复合板材，时效处理为一种常用的提高焊后强度的强化方式。专利CN101372161A提到一种5层的铝合金钎焊材料，外层为AA4045合金，中间层为AA3003合金，最内层为Mod6060合金。该合金主要依靠时效处理来强化，自然时效状态下其强度不高，而如果进行通过热交换器使用时的温度进行时效，例如水箱80-120℃，随着时间的延长，很可能发生过时效现象，而使强度不增加反而降低。时效强化效果需使热交换器在钎焊后以很快速度的冷却下来。当热交换器尺寸很大或不具备快速冷却条件时，时效能力将急剧降低甚至丧失时效能力。此外，该铝合金钎焊材料为5层合金，相比3层合金，在生产过程中成品率低，易导致生产困难。因此，为了提高铝钎焊材料的钎焊后强度，现有技术中往往通过添加更多含量的合金元素来实现。专利CN104626675A公开了一种复合铝箔材料及制备方法，所述复合铝箔包括芯层、触水层和钎焊层，其中芯层：硅0.6-1.0％，铁<0.4％，铜0.6-1.0％，锰1.5-2.0％，镁<0.1％，钛<0.05％，锌<0.05％，钐0.08-0.12％，铝为余量。触水层：硅0.5-1.0％，铁<0.4％，铜<0.05％，锰1.5-2.0％，镁<0.05％，钛<0.05％，锌4.0-6.0％，锆0.1-0.2％，钐0.05-0.08％，铝为余量。即为了提高强度，其芯材添加了较多的如Si、Cu、Mn等元素，其触水层合金也添加了如Si、Mn等元素来提高强度。H.Ahmed等人(“Thedevelopmentofabrazingsheetcorealloywithexcellentpostbrazeproperties”,MaterialsScienceForum.Vols794-796(2014)，第1103-1108页)对合金元素组成进行了调整，通过提高Si含量(从0.06％提高至0.32％)使得铝合金钎焊后的抗拉强度提升了约5.7Mpa。但是，合金元素的添加增加将一方面增加材料成本，另一方面也增加了合金铸造以及轧制的困难，并容易在铸锭中形成金属间化合物。因此，仍需具有良好钎焊后强度，且制备工艺简单、成本较低的铝合金复合板材及其对应的芯材合金，以及获得这样的铝合金复合板材及其对应的芯材合金的方法。
技术实现思路
在一方面，本专利技术涉及一种芯材合金，其中，基于所述芯材合金，所述芯材合金包含：≤1.5重量％的Si、≤1.0重量％的Cu、0.5-2.0重量％的Mn、≤0.5重量％的Fe、≤0.5重量％的Mg、≤0.25重量％的Ti、≤0.25重量％的Zr、≤0.25重量％的Cr，以及其它元素，其中单个元素含量≤0.05重量％，总元素含量≤0.15重量％，其余为铝；其中，等效直径小于0.1μm的弥散相颗粒的数目为约5×108-1×1010个/mm3，等效直径在0.1-0.3μm的弥散相颗粒的数目为约1×108-1×109个/mm3，等效直径大于0.3μm的弥散相颗粒的数目为约1×107-6×107个/mm3。在一个实施方案中，本专利技术的芯材合金中，等效直径小于0.1μm的弥散相颗粒的数目为约1×109-5×109个/mm3，等效直径在0.1-0.3μm的弥散相颗粒的数目为约3×108-8×108个/mm3，等效直径大于0.3μm的弥散相颗粒的数目为约2×107-4×107个/mm3。在一个优选的实施方案中，本专利技术的芯材合金中，基于所述芯材合金，芯材合金中包含约0.3-1.2重量％的Si、和/或约0.02-0.7重量％的Cu、和/或约1.0-1.5重量％的Mn、和/或约0.10-0.45重量％的Fe。在另一方面，本专利技术涉及一种铝合金复合板材，其包含本专利技术的芯材合金和钎焊层合金。在一个实施方案中，本专利技术的铝合金复合板材中，基于所述钎焊层合金，所述钎焊层合金为Al-Si系合金。在一个实施方案中，本专利技术的铝合金复合板材中，基于所述钎焊层合金，所述钎焊层合金中Si含量为约5-12重量％。在另一个实施方案中，本专利技术的铝合金复合板材的厚度为约0.5mm-2.0mm。在又一个实施方案中，本专利技术的铝合金复合板材中，所述铝合金复合板材还包含触水侧合金。在又一方面，本专利技术涉及一种制备芯材合金的方法，其包括I)铸造芯材合金的铸锭，II)均匀化热处理，III)铣面，IV)预加热，V)热轧，VI)冷轧，VII)退火以获得所述芯材合金；其中，步骤II)中均匀化热处理的温度为约420-650℃，均匀化热处理的时间为约10-30h，并且步骤IV)中预加热的温度为约450-530℃，预加热的时间为约1-8h；其中，步骤II)中所述均匀化热处理包括两个阶段：第一阶段，将所述芯材合金的铸锭在约420-560℃下保温约5-10h；以及第二阶段，将所述芯材合金的铸锭在约575-650℃下保温约5-20h。在又一个实施方案中，本专利技术的制备芯材合金的方法中，步骤II)均匀化热处理和/或步骤IV)预加热中升温速率为约50-100℃/h。在另一个实施方案中，本专利技术的制备芯材合金的方法中，步骤II)均匀化热处理之后还包括将均匀化热处理后的芯材合金的铸锭冷却的步骤，其中所述冷却的速率为约50-200℃/h。在一个优选的实施方案中，本专利技术的制备芯材合金的方法中，步骤IV)中预加热的时间为约3-8h。在一个实施方案中，本专利技术的制备芯材合金的方法中，其中基于所述芯材合金，所述芯材合金包含：≤1.5重量％的Si、≤1.0重量％的Cu、0.5-2.0重量％的Mn、≤0.5重量％的Fe、≤0.5重量％的Mg、≤0.25重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯材合金，其中，/n基于所述芯材合金，所述芯材合金包含：/n≤1.5重量％的Si、/n≤1.0重量％的Cu、/n0.5-2.0重量％的Mn、/n≤0.5重量％的Fe、/n≤0.5重量％的Mg、/n≤0.25重量％的Ti、/n≤0.25重量％的Zr、/n≤0.25重量％的Cr，以及/n其它元素，其中单个元素含量≤0.05重量％，总元素含量≤0.15重量％，/n其余为铝；/n其中，等效直径小于0.1μm的弥散相颗粒的数目为5×10

【技术特征摘要】
1.一种芯材合金，其中，
基于所述芯材合金，所述芯材合金包含：
≤1.5重量％的Si、
≤1.0重量％的Cu、
0.5-2.0重量％的Mn、
≤0.5重量％的Fe、
≤0.5重量％的Mg、
≤0.25重量％的Ti、
≤0.25重量％的Zr、
≤0.25重量％的Cr，以及
其它元素，其中单个元素含量≤0.05重量％，总元素含量≤0.15重量％，
其余为铝；
其中，等效直径小于0.1μm的弥散相颗粒的数目为5×108-1×1010个/mm3，等效直径在0.1-0.3μm的弥散相颗粒的数目为1×108-1×109个/mm3，等效直径大于0.3μm的弥散相颗粒的数目为1×107-6×107个/mm3。


2.根据权利要求1所述的芯材合金，其中等效直径小于0.1μm的弥散相颗粒的数目为1×109-5×109个/mm3，等效直径在0.1-0.3μm的弥散相颗粒的数目为3×108-8×108个/mm3，等效直径大于0.3μm的弥散相颗粒的数目为2×107-4×107个/mm3。


3.根据权利要求1或2所述的芯材合金，其中基于所述芯材合金，芯材合金中包含
0.3-1.2重量％的Si、和/或
0.02-0.7重量％的Cu、和/或
1.0-1.5重量％的Mn、和/或
0.10-0.45重量％的Fe。


4.一种铝合金复合板材，其包含权利要求1-3之一所述的芯材合金和钎焊层合金。


5.根据权利要求4所述的铝合金复合板材，其中基于所述钎焊层合金，所述钎焊层合金为Al-Si系合金。


6.根据权利要求4或5所述的铝合金复合板材，其中，所述铝合金复合板材的厚度为0.5mm-2.0mm。


7.一种制备芯材合金的方法，其包括
I)铸造芯材合金的铸锭，
II)均匀化热处理，
III)铣面，
IV)预加热，
V)热轧，
VI)冷轧，
VII)退火以获得所述芯材合金；
其中，步骤II)中均匀化热处理的温度为420-650℃，均匀化热处理的时间为10-30h，并且
步骤IV)中预加热的温度为450-530℃，预加热的时间为1-8h；
其中步骤II)中所述均匀化热处理包括两个阶段：
第一阶段，将所述芯材合金的铸锭在420-560℃下保温5-10h；以及
第二阶段，将所述芯材合金的铸锭在575-650℃下保温5-20h。


8.根据权利要求7所述的方法，其中步骤II)均匀化热处理和/或步骤IV)预加热中升温速率为50-100℃/h。


9.根据权利要求7-8之一所述的方法，其中步骤II)均匀化热处理之后还包括将均匀化热处理后的芯材合金的铸锭冷却的步骤，其中所述冷却的速率为50-200℃/h。


10.根据权利要求7-9之一所述的方法，其中步骤IV)中预加热的时间为3-8h。


11.根据权利要求7-10之一所述的方法，其中基于所述芯材合金，所述芯材合金包含：
≤1.5重量％的Si、
≤1.0重量％的Cu、
0.5-2.0重量％的Mn、
≤0.5重量％的Fe、
≤0.5重量％的Mg、
≤0.25重量％的Ti、
≤0.25重量％的Zr、
≤0.25重量％的Cr，以及
其它元素，其中单个元素含量≤0.05重量％...

【专利技术属性】
技术研发人员：高凤华，
申请(专利权)人：格朗吉斯铝业上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31