回复的高强度多层铝钎焊薄板产品制造技术

基本由芯部铝合金构成的冶金产品，通过化学组成和工艺路线对该芯部铝合金进行有目的的调节以便在钎焊循环期间抵抗再结晶，从而有意识地利用变形和回复显微组织钎焊后的高强度，该芯部铝合金在一侧与设计用以耐局部侵蚀的铝合金内衬结合，该内衬又与４ｘｘｘ包层合金结合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可热处理和不可热处理的铝合金产品的领域。具体地，本专利技术涉及多层钎焊薄板产品和制造这些钎焊薄板产品的方法。更具体地，本专利技术针对用于高强度应用例如热交换器的钎焊薄板产品。
技术介绍
对于由铝钎焊薄板制成的产品，特别是用于热交换器、尤其是汽车应用的钎焊薄板，存在减轻重量和减少成本的日益增加的需求。表现出较高钎焊后屈服强度的钎焊薄板产品是所需要的，因为这些高强度产品允许汽车工程师减小尺寸(downgauge)。简而言之，高强度钎焊薄板产品将允许热交换器由更薄并因而更轻的钎焊薄板制成，从而在整体汽车设计中具有相应的重量减轻。此外，同等重要的是，钎焊薄板和板材产品具有足够的耐腐蚀性以及足够的可钎焊性以允许热交换器生产商对热交换器进行可靠的钎焊。理想地，不同产品也必须可以通过多种钎焊方法钎焊，最著名的是真空和焊剂基(例如，CAB和NocolokTM)钎焊处理，以具有尽可能广泛的应用。尽管基于钎焊后屈服强度的观点，表现出回复而非再结晶的显微组织的产品是非常希望的，然而众所周知这些显微组织对钎焊循环期间的局部侵蚀(erosion)非常敏感。已知处于0状态的非均匀化3xxx芯部对钎焊期间的芯部侵蚀敏感。芯部侵蚀是与熔融4xxx包覆层接触的芯部合金的局部熔化，且通常对耐腐蚀(corrosion)性和包覆层流动(即可钎焊性)有害。局部侵蚀典型来自于从4xxx包覆层合金向与4xxx包覆层合金接触的下层基底金属中增加的Si扩散。回复但非再结晶的显微组织中存在的位错网络(例如亚晶界)导致明显更高的Si扩散率。存在交织(interlacing)位错的细网络时提高的Si迁移率导致高的局部Si浓度，这又导致钎焊循环期间与4xxx包覆层合金接触的金属的局部熔化。芯部合金的这种局部熔化使包覆层富集铝，并原位改变包覆层合金的组成和其流动性能。局部熔化也可能改变金属的表面形貌，这通常在钎焊循环期间阻碍4xxx包覆层流动并导致差的可钎焊性。最后，这种向芯部中的局部Si侵入可能导致提高的对局部腐蚀的敏感性。专利技术概述本专利技术涉及芯部和包覆层合金、包覆层厚度和工艺路线的选择，将它们结合时生产出可成形、耐腐蚀的铝钎焊薄板合金产品，该产品表现出良好的可钎焊性(包括良好的包覆层流动)，并具有令人惊讶的低的局部侵蚀的发生，并且该产品在钎焊后立即表现出令人惊讶的高的钎焊后拉伸强度。本专利技术还包括具有不同的层排列和厚度的(例如芯部合金层、内衬(interliner)层和包覆层，例如铝业协会4343合金包覆层)、含Mg和不含Mg(即少于0.05重量％)的钎焊薄板产品的变体。本专利技术是由芯部铝合金组成或基本由其组成的冶金产品，通过化学组成和工艺路线对其进行有目的的调节以阻止钎焊循环期间的再结晶从而有意识地利用变形和回复显微组织的钎焊后的较高强度，该芯部合金在一侧与设计用以抵抗局部侵蚀的铝合金内衬结合，该内衬又与4xxx包覆层合金结合。在本专利技术的一个实施方案中，钎焊薄板包含非均匀化的芯部。该芯部合金具有回复的显微组织(与基本上和全部为再结晶的显微组织形成对比)。在本专利技术的另一实施方案中，芯部合金与至少一个外衬(outerliner)层都具有回复、非均匀化的显微组织。本专利技术的关键方面是存在高体积分数的细颗粒，这些细颗粒在这些设计用以开发回复显微组织的较高强度的合金中阻止再结晶。在弥散强化的合金中(例如3xxx合金)，通常希望避免均匀化操作以尽可能高得保持细颗粒的体积分数。热操作的仔细选择(或有意避免)是建立弥散体的体积分数和分布中的重要因素，这还包括合金化水平和合金化元素的选择。例如，特定的合金化元素如Zr也将阻碍再结晶。部分和完全回复的显微组织相比完全再结晶(退火)的显微组织具有大得多的强度，特别是拉伸屈服强度方面。本专利技术的一个方面，芯部合金和4xxx合金包覆层被内衬隔开，使得芯部与抵抗再结晶的内衬结合，而内衬又与4xxx合金结合。这种结构使局部侵蚀最小化，引起良好的可钎焊性，并通过适当选择内衬合金来提高耐腐蚀性，使得内衬合金牺牲保护下层的芯部合金。本专利技术的另一方面是芯部合金和/或外衬合金对再结晶的高抵抗性，甚至在钎焊循环期间的高应变、变形状态下。这种变形可以在用于制造零件的冲压、拉拔和/或成形操作中被自然引入或者可以由铝薄板制造者有意引入薄板中。附图简述附图说明图1是显示多层钎焊薄板的几种变体的不同层的示意图。可以理解的是，对于具有多于一个夹层的包覆复合材料，第二夹层的组成和/或包覆层比率可以不同于第一夹层的组成和/或包覆层比率。此外，可理解的是，描述为外衬的包覆层可以由钎焊包覆层构成或者可以由水侧(waterside)包覆层或其它铝包覆层合金构成。图2是显示用于根据本专利技术生产的实验室制造的钎焊薄板产品的芯部、钎焊包覆层和内衬合金组成(重量％)的图表(表1)。图3是显示根据本专利技术生产并汇总在表1中的实验室制造的钎焊薄板产品的钎焊前和钎焊后机械性能的图表(表2)。图4是显示根据本专利技术生产的工厂制造的钎焊薄板的组成的图表(表3)。图5是显示根据本专利技术生产并汇总在表3中的工厂制造的钎焊薄板的钎焊前和钎焊后机械性能数据的图表(表4)。优选实施方案详述如果不另外指出，则这里合金中所有的元素浓度均为重量百分比。如这里所使用的，术语“基本上不含”是指组成中不有意添加合金化元素，但由于杂质和/或与制造设备接触而浸出，痕量的这些元素可能进入最终合金产品中。另外，当提到任何数值范围时，应理解这些范围包括介于所述范围最小值和最大值之间的每一数字和/或部分。例如约5-15重量％Si的范围显然包括约5.1、5.2、5.3和5.5重量％的中间值，一直向上并包括14.5、14.7和14.9重量％的Si。这同样适用于这里提及的每一个其它数值特性、相对厚度和/或元素范围。芯部合金的冶金方法如下。已发现在钎焊薄板制造的钎焊循环期间，高度抵抗再结晶的显微组织开发的关键之一是存在大体积分数的细颗粒(即弥散体)。边界上的弥散体部分(population)施加的齐纳阻滞(Zener drag)压力与颗粒和/或弥散体的平均直径成反比，且与它们的体积分数成正比。因此认为，对于任何给定的变形状态，存在临界颗粒直径，大于临界颗粒直径的颗粒可充当潜在的再结晶成核位置。在大多数商品化的弥散强化合金中，存在大于或小于该临界平均直径的颗粒和/或弥散体部分。大于临界直径的颗粒充当潜在的再结晶成核位置而小于临界直径的颗粒阻碍晶粒生长并抑制再结晶。因此，如果目标是抑制再结晶，理想的显微组织是具有高体积分数的细亚临界颗粒并具有高齐纳阻滞的显微组织，但是对于所针对的变形状态中的合金，其包含最小数目的大于临界直径的颗粒。理想地，在用于钎焊零件的钎焊循环期间，这些弥散体在芯部合金中应当是稳定的(即不溶解或最小程度的溶解)。诸如Zr、V、Cr和Ti的元素促进小弥散体的形成并在变化的程度上抑制再结晶，同时，通常希望这些元素在本专利技术的芯部合金中具有低的浓度。AlVMnWSiXFeYNiZ颗粒(如果其存在)也能抑制再结晶，特别是如果大体积分数的这些颗粒微小，例如小于约1微米直径。应特别注意的是，AlVMnWSiXFeYNiZ颗粒中的Mn、Si、Fe和Ni浓度可以在宽的化学计量范围内变化或可以在颗粒中完全不存在，这取决于合金中本文档来自技高网...

【技术保护点】
冶金产品，其基本由芯部铝合金组成，通过化学组成和工艺路线对该芯部铝合金进行有目的的调节以便在钎焊循环期间抵抗再结晶，从而有意识地利用变形和回复显微组织钎焊后的较高强度，该芯部铝合金的一侧与设计用以耐局部侵蚀的的铝合金内衬结合，该内衬又与４ｘｘｘ包覆层合金结合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ基尔默，
申请(专利权)人：美铝公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]