一种中冷器用高强高耐热冷轧复合铝合金管料及制造方法与流程

本发明涉及铝合金压延类技术领域，具体涉及中冷器用高强高耐热冷轧复合铝合金管料及制造方法。

背景技术：
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中冷器一般常见于安装涡轮增压的汽车上，其主要作用是为了提高涡轮增压发动机的换气效率。在使用工作过程中，空气进入涡轮增压后其温度会大幅度升高，密度也相应变小，而中冷器正是起到冷却空气的作用，高温空气经过中冷器的冷却，再进入发动机中。如果缺少中冷器而让增压后的高温空气直接进入发动机，则会因空气温度过高导致发动机爆震甚至损伤熄火的现象。

中冷器一般主流由铝合金材料制成，主要包括tube、fin、core、tank四大部分。tube的主要功能在于提供一个密闭的信道，容纳温度较高的压缩空气使之流过tank再进入中冷器主体core。因此，中冷器管材不仅需要较高的抗压结构强度，而且也要求具备非常优异的耐高温性能。现市场上普遍采用3系铝合金来进行上述主体材料的加工，但常规3系合金焊后强度较低且在高温工作条件下性能较低且稳定性差，行业目前虽有开发五层合金（焊料皮材/3系阻挡层/6系高强度合金/3系阻挡层/焊料皮材）以保证上述产品特性且已实现，但是其加工技术并不成熟且加工成本大大提升。因此，开发适应市场需求的价格适中又能保证高焊后强度及高耐热性能的复合铝合金管材已成为行业的目标趋势。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种中冷器用高强高耐热冷轧复合铝合金管料及制造方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

一种中冷器用高强高耐热冷轧复合铝合金管料，包括经冷轧复合而成的皮材以及芯层，所述皮材覆盖于所述芯层的两侧，所述皮材与芯层均为通过不同百分比的金属以及非金属复合而成的合金。

进一步的，所述合金中的金属及非金属包括fe、cu、mn、mg、zn、ti、zr、cr、al以及si中的一种或多种。

进一步的，所述合金中的金属及非金属的百分比包括fe：<0.5%，si：<0.3%，cu：0.55～0.8%，mn：0.65～1.0%，mg：0.1～0.35%，zn：<0.1%，ti：0.05～0.10%，zr：<0.1%，cr：0.02～0.10%，单个杂质<0.05%，杂质总量小于0.15%，其余为铝。

一种中冷器用高强高耐热冷轧复合铝合金管料的制造方法，所述方法包括如下步骤：

将制作芯层和皮材的材料分别进行熔炼及铸轧后得到坯料；

分别将芯层坯料和皮材坯料轧至规定厚度后进行软化热处理；

将芯层坯料和皮材坯料进行冷轧复合，得到复合坯料；

对复合坯料进行扩散退火；

对复合坯料进行至少五次轧制以及切边处理，得到雏形成品；

对雏形成品进行后期处理得到最终成品。

进一步的，将制作皮材的材料铸轧成坯料时采用na变质剂进行变质处理。

进一步的，冷轧复合配料过程中控制复合坯料的厚度在2.9~3.1mm。

进一步的，对复合坯料进行扩散退火的方法包括如下步骤：

将复合坯料放进炉中，使炉气温度保持在480~510℃并保温11h；

转炉气温度至410~430℃并保温8h。

进一步的，对复合坯料进行至少五次轧制以及切边处理，得到雏形成品的方法包括如下步骤：

将复合坯料冷轧至1.7mm厚度，并对其切边；

将切边后的复合坯料多次压轧后达到成品厚度，进行切边操作后得到雏形成品。

进一步的，对雏形成品进行后期处理得到最终成品的方法包括如下步骤：

将雏形成品进行拉矫及清洗；

将清洗后的雏形成品放入炉内通氮气加热保护，稳定若干小时后出炉冷却；

对成品进行分切处理，并对切割后的毛刺进行修理。

本发明的优点在于：该种中冷器用高强高耐热冷轧复合铝合金管料，在保证高强度焊后性能的同时大大提升了其高温工作条件下的强度。钎焊后室温下屈服强度高于70mpa（目前主流常规材料在35~60mpa左右）；钎焊后进行工作温度下的力学性能测试表明其具有优异的耐高温性能，220℃工作条件下保温20min，抗拉强度超过了115mpa（目前主流常规材料在95mpa左右）。以上性能虽然稍低于目前性能最优异的五层合金，但在目前三层合金领域处于行业领先水平，同时其采用铸轧+冷复合的加工工艺，实现了制造绿色短流程化，成本较主流热轧复合三层合金管料产品大大降低。

附图说明

图1为本发明中的管材结构示意图。

图2为本发明中管材的制备方法流程示意图。

附图标记：1-皮材，2-芯层。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

如图1所示，公开一种中冷器用高强高耐热冷轧复合铝合金管料，包括经冷轧复合而成的皮材以及芯层，所述皮材覆盖于所述芯层的两侧，所述皮材与芯层均为通过不同百分比的金属以及非金属复合而成的合金。

所述合金中的金属及非金属包括fe、cu、mn、mg、zn、ti、zr、cr、al以及si中的一种或多种。

所述合金中的金属及非金属的百分比包括fe：<0.5%，si：<0.3%，cu：0.55～0.8%，mn：0.65～1.0%，mg：0.1～0.35%，zn：<0.1%，ti：0.05～0.10%，zr：<0.1%，cr：0.02～0.10%，单个杂质<0.05%，杂质总量小于0.15%，其余为铝。

内侧与外侧的皮材均为aa4045铝合金皮材、芯层为ds306铝合金芯层共三层材料经冷轧复合及后续加工工艺生产而成，外侧aa4045合金包覆率为7～12%，成品厚度为0.4~0.5mm。

所述芯层ds306合金由以下质量百分比的组分组成：fe：<0.5%，si：<0.3%，cu：0.55～0.8%，mn：0.65～1.0%，mg：0.1～0.35%，zn：<0.1%，ti：0.05～0.10%，zr：<0.1%，cr：0.02～0.10%，单个杂质<0.05%，杂质总量小于0.15%，其余为铝。

所述aa4045铝合金皮材由以下质量百分比的组分组成：fe：<0.8%、si：9.0～11%、cu：<0.25%、mn：<0.05%、mg：<0.05%、zn：<0.10%，单个杂质<0.05%，杂质总量小于0.15%，其余为铝。

如图2所示，本发明还提供了中冷器用高强高耐热冷轧复合铝合金管料的制造方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：将制作芯层和皮材的材料分别进行熔炼及铸轧后得到坯料；

按照所述芯层、皮材成分进行熔炼，铸轧成厚度为6.0～7.5mm的坯料，其中芯层ds306合金由以下质量百分比的组分组成：fe：<0.5%，si：<0.3%，cu：0.55～0.8%，mn：0.65～1.0%，mg：0.1～0.35%，zn：<0.1%，ti：0.05～0.10%，zr：<0.1%，cr：0.02～0.10%，单个杂质<0.05%，杂质总量小于0.15%，其余为铝；

其中芯层通过铝钛硼丝进行晶粒细化处理，皮材aa4045铸轧坯料熔炼生产时采用na变质剂进行变质处理；

步骤二：分别将芯层坯料和皮材坯料轧至规定厚度后进行软化热处理；

将步骤一的芯层、皮材铸轧坯料分别轧至5.6^±0.06mm及0.7^±0.01mm厚度，并进行软化热处理；

步骤三：将芯层坯料和皮材坯料进行冷轧复合，得到复合坯料；

将步骤二中的皮材、芯层按顺序组合后进行冷轧复合得到中间厚度复合坯料，保证表面无明显手感擦划伤、起皮、气泡等缺陷；

复合后坯料中间厚度控制在2.9~3.1mm；

步骤四：对复合坯料进行扩散退火；

将步骤三中复合坯料按照炉气温度480~510℃保温8~12h，后转炉气温度至410~430℃保温2~8h工艺进行扩散退火；

步骤五：对复合坯料进行至少五次轧制以及切边处理，得到雏形成品；

由复合坯料2.9~3.1mm冷轧至1.7mm厚度位置进行厚纵剪切边；

一次切边后料由1.7mm道次轧制至成品厚度并进行二次切边；

轧制道次为经1.7mm→1.12mm→0.75mm→0.4~0.5mm；

保证成品表面干净，无残留油污，版型平整；

步骤六：对雏形成品进行后期处理得到最终成品；

1、拉矫清洗：二次切边后成品厚度卷在拉弯矫机上进行拉矫并同时进行普通碱洗或水洗；

2、成品退火：通氮气保护，炉气温度1h升温至260℃后保温3h，进行吹扫除油，后定温380℃，待料温到280℃改炉气温度285℃保温5h出炉冷却，成品退火后性能需满足抗拉强度180~235mpa，延伸率≥8%；

3、成品分切：毛刺高度不超过成品厚度10%，无明显侧弯。

实施例2

如图1所示，公开一种中冷器用高强高耐热冷轧复合铝合金管料，包括经冷轧复合而成的皮材以及芯层，所述皮材覆盖于所述芯层的两侧，所述皮材与芯层均为通过不同百分比的金属以及非金属复合而成的合金。

所述合金中的金属及非金属包括fe、cu、mn、mg、zn、ti、zr、cr、al以及si中的一种或多种。

所述合金中的金属及非金属的百分比包括fe：<0.5%，si：<0.3%，cu：0.55～0.8%，mn：0.65～1.0%，mg：0.1～0.35%，zn：<0.1%，ti：0.05～0.10%，zr：<0.1%，cr：0.02～0.10%，单个杂质<0.05%，杂质总量小于0.15%，其余为铝。

内侧与外侧的皮材均为aa4045铝合金皮材、芯层为ds306铝合金芯层共三层材料经冷轧复合及后续加工工艺生产而成，外侧aa4045合金包覆率为7～12%，成品厚度为0.4~0.5mm。

所述芯层ds306合金由以下质量百分比的组分组成：fe<0.5%，si<0.3%，cu0.55～0.8%，mn0.65～1.0%，mg0.1～0.35%，zn<0.1%，ti0.05～0.10%，zr<0.1%，cr0.02～0.10%，单个杂质<0.05%，杂质总量小于0.15%，其余为铝。所述aa4045铝合金皮材由以下质量百分比的组分组成：fe：<0.8%、si：9.0～11%、cu：<0.25%、mn：<0.05%、mg：<0.05%、zn：<0.10%，单个杂质<0.05%，杂质总量小于0.15%，其余为铝。

本发明还提供了中冷器用高强高耐热冷轧复合铝合金管料的制造方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：

合金原料按照所述皮材、芯层的化学组分进行熔炼，经连续铸轧分别生产6.5mmaa4343铝合金坯料、7.5mmds306铝合金芯材坯料；芯层ds306合金由以下质量百分比的组分组成：fe：0.31%，si：0.16%，cu：0.61%，mn：0.98%，mg：0.21%，zn：0.04%，ti：0.10%，zr：0.05%，cr：0.08%；

其中芯材通过铝钛硼丝进行晶粒细化处理，皮材aa4045铸轧坯料熔炼生产时采用na变质剂进行变质处理；

步骤二：皮材制备：

将步骤一中所得6.5mm皮材aa4045合金坯料先经高温坯料退火，坯料出炉冷却后经多道次轧至0.7^±0.01mm厚度，纵剪切边至1265^±2mm再过拉矫清洗，继而再进行二次退火，退火至完全软化状态；

芯层制备：

将步骤一中所得7.5mm芯层坯料粗轧至5.6^±0.06mm厚度，进行高温均匀化退火至完全软化状态；

步骤三：冷复合轧制：

将0.7^±0.01mm厚度aa4045皮材、5.6^±0.06mm厚度ds306芯层依次组合并进行冷轧复合，冷轧复合后板坯厚度为3.05mm；

步骤四：扩散退火处理：

将冷轧复合后坯料进行扩散化退火处理，扩散退火工艺为按照炉气温度495℃保温11h，后转炉气温度至420℃保温8h工艺进行扩散退火；

步骤五：粗轧及一次切边：

由复合坯料3.05mm冷轧至1.7^±0.02mm厚度，进行厚纵剪切边至1180^±2mm宽度；

步骤六：中轧及二次切边：

一次切边后料由1.7mm→1.12mm→0.75mm→0.45mm道次轧制至成品0.45mm厚度，成品表面吹扫干净，无残留油污，版型平整并进行二次切边至1150^±2mm宽度；

步骤七：拉矫清洗：

将二次切边后成品厚度卷上拉弯矫机进行拉矫及普通碱洗或水洗；

步骤八：成品退火：

通氮气保护，炉气温度1h升温至260℃后保温3h进行吹扫除油，后定温380℃，待料温到280℃改炉气温度285℃保温5h出炉冷却；

步骤九：成品分切：

确保毛刺高度不超过成品厚度10%，无明显侧弯。

对该成品的力学性能进行测试，其结果均值如下：

抗拉强度：205mpa；屈服强度：161mpa；延伸率：15%；

进行模拟钎焊后力学性能，其结果均值如下：

抗拉强度：162mpa；屈服强度：71.3mpa；延伸率：12%。

模拟钎焊后，在220℃温度下保温20分钟，在线测试耐高温力学性能：

抗拉强度均值稳定在117mpa左右。

从以上检测数据表明，本发明的中冷器用高强度高耐热铝合金冷轧复合管料具备高强高耐热性的特性，能够满足汽车及工程机械中冷器较高的抗压结构强度和耐热性要求。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。