一种制备高延伸率铸轧Al-Mn系铝合金板坯的方法技术

本发明专利技术公开了一种短流程制备高延伸率铸轧Al‑Mn合金板坯的方法，所述铸轧Al‑Mn合金化学组成及其质量百分比为：Si：≤0.6％，Fe：≤0.7％，Cu：0.05～0.20％，Mn：1.0～1.5％，Zn：≤0.10％，余量为Al。该方法包括如下步骤：(1)熔炼，加入0.1～0.9％的TiB

【技术实现步骤摘要】
一种制备高延伸率铸轧Al-Mn系铝合金板坯的方法
本专利技术涉及一种制备高延伸率铸轧Al-Mn系铝合金板坯的方法，属于铝合金板坯制备领域。
技术介绍
3XXX铝合金，是以Mn为主要合金元素，属于不可热处理强化合金，具有好的成形性和焊接性，耐腐蚀，经常应用在容器用铝箔、油箱、运输槽罐、食品包装等领域。目前工业上生产铝合金板坯有两种常用的方法，半连续铸轧法和连续铸轧法。但是，半连续铸轧法的工艺步骤繁琐，需要经历熔炼、铸造、开坯、铣面、热轧等多道工序，能源消耗大且耗时长。铸轧法具有投资成本低、工艺流程短、能耗低、绿色环保等优点，具有很大的工业应用前景。但在铸轧生产过程中，由于冷却速度快，具有较高合金元素的铸轧板坯中往往偏析很严重，如图1所示，会严重降低材料的塑性。而且是板材越薄，偏析越严重。所以目前工业上生产的铸轧铝合金往往都会在轧制之前进行均匀化热处理来减轻偏析，但这样会导致工艺流程变长，耗时增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了减轻铝合金铸轧薄板的偏析问题，通过往铝合金熔体中添加微纳米混合的TiB2-TiC颗粒，作为α-Al异质形核核心，细化晶粒，减轻偏析，得到组织和成分相对均匀的铸轧薄板。从而能够在不用对铸轧板材进行均匀化退火预处理的条件下，对原始铸轧板坯直接冷轧后退火，得到具有高延伸率的Al-Mn系铝合金板坯。本专利技术提供的技术方案为：一种制备高延伸率铸轧Al-Mn系铝合金板坯的方法，其特征是，包括以下步骤：(1)熔炼按照质量百分比的组分进行熔炼：Si：≤0.6％，Fe：≤0.7％，Cu：0.05～0.20％，Mn：1.0～1.5％，Zn：≤0.10％，TiB2-TiC：0.1～0.9％，余量为Al；将计算出相应质量的工业纯铝锭、铝-锰中间合金、铝-硅中间合金依次加入熔炼炉中，熔炼温度720～750℃，得到铸轧用的熔融铝液，加入含量0.1～0.9％的TiB2-TiC陶瓷颗粒，保温5～30min，之后加入除渣剂，扒渣除气。其中，TiB2-TiC陶瓷颗粒是微米加纳米的混合尺寸颗粒，是由颗粒尺寸微米级别的铝粉、钛粉、B4C混合球磨12h后，放入真空热爆炉中燃烧合成得到。钛粉和B4C按照摩尔比3∶1混合。(2)铸轧将得到的铝液进行双辊立式铸轧，铸轧温度为670～700℃，铸轧速度为5～12m/min，辊缝宽度为0.3～3mm，轧辊为铜皮辊，通入循环水冷却，得到厚度为1mm～4mm的铸轧板材，冷却后进行切边处理；(3)轧制变形将所得的铸轧坯料直接进行冷轧，下压量为10～60％，多道次轧制时每道次的下压量保持一致；(4)退火将步骤(3)中所得的轧制板材进行温度为500～600℃，时间为1～60min的退火处理，获得成分均匀、延伸率高的铝合金板材。进一步，所述步骤(1)中，向铝合金熔体中加入质量分数0.1～0.9％的TiB2-TiC陶瓷颗粒，保温5min。TiB2颗粒尺寸为微米级别，TiC颗粒尺寸为纳米级别。所述Al-Ti-C-B中间合金的制备包括如下步骤：步骤(1)：按比例称取颗粒尺寸微米级别的铝粉、钛粉、B4C粉末，混合后球磨12h；其中，所述钛粉和B4C粉末的摩尔比为3∶1，且所述钛粉和B4C粉末的总质量百分比为20～40％；步骤(2)：将混合好的合金粉末压制成致密块体，然后放入石墨模具中，在真空环境下加热到950～1000℃，保温30min后冷却至室温，得到Al-Ti-C-B中间合金。进一步，所述步骤(2)中，铸轧速度×辊缝宽度×(铸轧浇注温度-654℃)的数值范围在150～600之间，单位为1000℃·mm2/min。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术生产的Al-Mn系铸轧铝合金的初始铸态组织具有晶粒细小，偏析轻微，组织均匀的特点。(2)本专利技术采用特有的铸轧工艺参数，能够有效地把TiB2-TiC颗粒加入铝合金熔体中，生产出表面光洁、不开裂的板材。(3)本专利技术生产的铸轧板材由于原始组织均匀细小，后续加工中无需进行均匀化退火预处理，可以直接冷轧，减少一道工艺流程，降低了生产成本。附图说明图1为本专利技术所述对比例1即没有加入TiB2-TiC颗粒、浇注温度685℃、铸轧速度8m/min、辊缝宽度1.0mm的Al-Mn合金铸轧板材纵截面的铸态组织。图2为本专利技术所述对比例2即加入1.2％TiB2-TiC颗粒、浇注温度685℃、铸轧速度8m/min、辊缝宽度1.0mm的Al-Mn合金铸轧板材纵截面的铸态组织。图3为本专利技术所述对比例3即加入0.3％TiB2-TiC颗粒、浇注温度700℃、铸轧速度12m/min、辊缝宽度2mm的Al-Mn合金铸轧板材的近中心处宏观照片。图4为本专利技术实施例1所述加入0.1％TiB2-TiC颗粒、浇注温度700℃、铸轧速度12m/min、辊缝宽度0.3mm的Al-Mn合金铸轧板材纵截面的铸态组织。图5为本专利技术实施例1所述Al-Mn合金铸轧板材冷轧10％，于600℃再结晶退火10min后的纵截面的心部二次电子像组织。图6为本专利技术实施例2所述加入0.5％TiB2-TiC颗粒、浇注温度680℃、铸轧速度5m/min、辊缝宽度2.5mm的Al-Mn合金铸轧板材纵截面铸态组织。图7为本专利技术实施例2所述Al-Mn合金铸轧板材冷轧60％，于500℃再结晶退火10min后的纵截面的表面二次电子像组织。图8为本专利技术实施例3所述加入0.9％TiB2-TiC颗粒、浇注温度670℃、铸轧速度8m/min、辊缝宽度3mm的Al-Mn合金铸轧纵截面的板材铸态组织。图9为本专利技术实施例4所述加入0.9％TiB2-TiC颗粒、浇注温度700℃、铸轧速度5m/min、辊缝宽度2.5mm的Al-Mn合金铸轧板材纵截面的铸态组织。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。对比例1(1)熔炼按照质量百分比的组分进行熔炼：Si：0.5％，Mn：1.2％，余量为Al；将计算出相应质量的工业纯铝锭、铝-锰中间合金、铝-硅中间合金依次加入熔炼炉中，熔炼温度720℃，得到铸轧用的熔融铝液，不添加TiB2-TiC颗粒。加入除渣剂，扒渣除气；(2)铸轧将得到的铝液进行双辊立式铸轧，铸轧浇注温度为685℃，铸轧速度为8m/min，辊缝宽度为1.0mm，轧辊为铜皮辊，通入循环水冷却，得到厚度为1.2mm的铸轧板材，冷却后进行切边处理；(3)轧制变形将所得的铸轧坯料直接进行冷轧，下压量为10％，分为四个道次轧制，每个道次的下压量保持一致；(4)退火将步骤(3)中所得的轧制板材进行温度为600℃，时间为10min的退火处理，获得作为对比例1的铝合金板材。对退火后的Al-Mn合金进行力学性能测试：不添加TiB2-TiC颗粒的铸轧Al-Mn合金，冷轧10％，于600℃再结晶退火10min后，均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备高延伸率铸轧Al-Mn系铝合金板坯的方法，其特征是，包括以下步骤：/n(1)熔炼/n按照质量百分比的组分进行熔炼：Si：≤0.6％，Fe：≤0.7％，Cu：0.05～0.20％，Mn：1.0～1.5％，Zn：≤0.10％，TiB

【技术特征摘要】
1.一种制备高延伸率铸轧Al-Mn系铝合金板坯的方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)熔炼
按照质量百分比的组分进行熔炼：Si：≤0.6％，Fe：≤0.7％，Cu：0.05～0.20％，Mn：1.0～1.5％，Zn：≤0.10％，TiB2-TiC：0.1～0.9％，余量为Al；将计算出相应质量的工业纯铝锭、铝-锰中间合金、铝-硅中间合金依次加入熔炼炉中，熔炼温度720～750℃，得到铸轧用的熔融铝液，加入含量0.1～1.2％的TiB2-TiC陶瓷颗粒，保温5～30min，之后加入除渣剂，扒渣除气；
其中，TiB2-TiC陶瓷颗粒是以Al-Ti-C-B中间合金的形式添加进入铝熔体中，TiB2-TiC陶瓷颗粒在中间合金中的质量分数为20～40％，中间合金添加进入铝熔体前在500℃预热15min；
(2)铸轧
将得到的铝液进行双辊立式铸轧，铸轧浇注温度为670～700℃，铸轧速度为5～12m/min，辊缝宽度为0.3～3mm，轧辊为铜皮辊，通入循环水冷却，得到厚度为1mm～4mm的铸轧板材，冷却后进行切边处理；
(3)轧制变形
将所得的铸轧坯料直接进行冷轧，下压量为10～60％，多道次轧制时每道次的下压量保持一致；
(4)退火<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆龙，纪振威，姜启川，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22