专利名称:一种控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法
所属技术领域：
本发明属于铝合金加工技术领域：
，特别是涉及一种控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法。
背景技术：
1×××系合金是生产优质双零铝箔的主要材料。目前国内外对优质双零铝箔的衡量指标，主要包括三个方面1)针孔率；2)成品率；3)卷重(断带次数)。为了提高铝箔质量，铝箔业目前侧重于生产设备和加工技术的升级、改进。由于箔材的厚度很薄，在轧制过程中，当毛料的厚度小于或接近其中化合物的尺寸时，容易在粗大化合物处产生针孔，甚至导致断带。经分析，铝箔毛料中的化合物包括初生结晶相颗粒和沉淀析出相粒子。析出相的尺寸通常较小，不会对塑性产生较大的危害；因此控制铸锭组织中粗大化合物相颗粒的尺寸和数量是降低针孔率、提高塑性加工性能和铝箔产品质量的一个重要手段之一。为了尽可能减小铸锭组织中粗大结晶相颗粒的尺寸和数量，现有技术中通常采用快速凝固法、或采用常规的均匀化处理设法使这些粗大结晶相颗粒重新溶解在铝基体中。采用快速凝固法可以使化合物的尺寸大大减小，目前已得到实际应用的有薄带铸轧方法。但由于薄带铸轧法存在表面质量差等缺陷，生产高品质的铝箔产品仍需使用传统热轧坯料；而常规的均匀化处理对粗大结晶相的细化效果并不理想。如何细化传统热轧坯料中化合物相的尺寸已成为提高铝箔产品质量亟待解决的一个关键问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种通过控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法，从而有效控制铝箔毛料的质量，达到获得优质成品箔材的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是采用半连续铸造工艺生产的铸锭，在低于亚稳相高温区相变临界转变温度和时间下进行均匀化处理，以控制铸锭中亚稳相在高温区的转变和平衡相的长大；均匀化退火后的铸锭经大于99％的变形量进行轧制加工后，在亚稳相中温区相变鼻部温度附近进行退火处理，以促进原有亚稳相在中温区的相变，该相变使亚稳相转变为细小、球状的新相。该工艺方法是利用初生相在高温区和中温区的不同相变反应及其相关产物，通过选择适当的热处理温度和时间，控制相变反应的发生及相变反应程度来细化初生相。通过对上述亚稳相高温相变和中温相变的合理控制，从而有效地控制了铝箔毛料中第二相的尺寸范围。本发明的目的可以通过以下工艺来加以实现1)采用半连续铸造工艺生产的铸锭，在560℃～600℃左右进行6～13h的均匀化处理。均匀化退火前铸锭中主要的物相有αc(AlFeSi)、片状或块状非平衡βp(AlFeSi)、非平衡二元Al-Fe相AlmFe和Al6Fe，以及不规则长针状相Al3Fe等物相。均匀化过程中，非平衡βp(AlFeSi)相和Al6Fe、AlmFe相将逐渐溶解并分别转化为平衡棒状βb(AlFeSi)相和针状Al3Fe相，同时铸锭组织中原有的Al3Fe相和βb(AlFeSi)相将不断长大。均匀化温度越高，上述过程进行得越快、越充分。因此如果均匀化温度过高或时间过长，铸锭中将生成较多尺寸较大的Al3Fe相和βb(AlFeSi)相。这些粗大的第二相对轧制薄箔非常不利。实验表明，在560℃～600℃左右进行6～13h的均匀化处理(均匀化温度取上限时，应取均匀化时间的下限)，可有效抑制βp(AlFeSi)相在高温区向平衡相βb(AlFeSi)的转变，同时控制平衡相Al3Fe的长大；2)均匀化退火后的铸锭直接在340℃～400℃范围内进行4～20h退火处理，或进行变形加工后在340℃～400℃范围内进行4～20h退火处理。在340℃～400℃×4～20h的退火中发生相变βp(AlFeSi)→αc(AlFeSi)，生成细小、球状的αc(AlFeSi)相，从而细化了初生相βp(AlFeSi)。通过控制相变反应βp(AlFeSi)→αc(AlFeSi)的程度，可有效地控制铝箔毛料中第二相的尺寸范围。
本发明提供的一种控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法，具有以下特点1)本发明综合考虑了铝箔生产所涉及的热处理和变形加工全过程，从相形成、遗传和转变的角度提出了细化铝锭初生相的新途径和新方法；2)本发明提供的一种通过控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法，不需额外增添工序或设备，而侧重于工艺的合理控制和工艺条件之间的匹配性，易于实现工业化规模生产；
3)本发明提供的一种通过控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法，不仅细化效果好，而且细化效果可控，即可以根据成品箔材的不同厚度，通过控制相变反应的程度，有效控制铝箔毛料中第二相的尺寸范围；4)本发明提供的一种通过控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法，应用范围广，既适用于1×××系铝合金，也可用于2×××系、7×××系和8×××系铝合金。这是因为对2×××系、7×××系和8×××系铝合金而言，变形量不足是影响初生相尺寸的重要工艺限制因素之一，因此本工艺也适用于2×××系、7×××系和8×××系铝合金无变形产品和少变形产品中初生化合物的细化。
具体实施方式
实施例在本发明的实施例中，合金系为AA1235，其化学成分如表1所示。将Fe含量调整在0.38～0.46wt％之间，Si含量调整在0.10～0.13wt％之间。
表1 AA1235合金的化学成分(wt％)
采用半连铸工艺铸成480×1060×4500mm的铸锭，铸造速度60mm/min，铸造温度740℃，铸造水压为0.2MPa。铸锭经560℃×13h均匀化处理后进行热轧。热粗轧开轧温度大于480℃，热精轧终轧温度大于220℃。热精轧厚度为4.5mm。将热精轧坯料冷轧至0.5～0.6mm，然后进行380℃×6h的退火处理。
经上述工艺方法处理后的铝箔毛料，化合物细小、分布均匀，化合物尺寸峰值在2-3μm，大于5μm的化合物的数量小于8％。用这样的铝箔毛料配合其它工艺生产的双零箔，成品率可达85％以上。
权利要求
1.一种控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法，其特征在于，该工艺方法是利用初生相在高温区和中温区的不同相变反应及其相关产物，通过选择高温区均匀化处理和中温区退火处理的温度和时间，抑制高温区非平衡相βp(AlFeSi)向平衡相βb(AlFeSi)的转变和促进中温区βp(AlFeSi)相向αc(AlFeSi)相的转变来细化初生相，高温区均匀化处理温度为560℃～600℃，时间为6～13h；中温区退火处理温度为340℃～400℃，时间为4～20h。
2.根据权利要求
1所述的一种控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法，其特征在于，采用半连续铸造工艺生产的铸锭，在560℃～600℃范围内进行6～13h的均匀化处理，可有效抑制非平衡βp(AlFeSi)相在高温区向平衡相βb(AlFeSi)的转变和控制平衡相Al3Fe的长大。
3.根据权利要求
1所述的一种控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法，其特征在于，将均匀化退火后的铸锭直接在340℃～400℃范围内进行4～20h退火处理，或进行变形加工后在340℃～400℃范围内进行4～20h退火处理，在退火中发生相变βp(AlFeSi)→αc(AlFeSi)。
4.根据权利要求
1所述的一种控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法，其特征在于，该方法根据成品箔材的不同厚度，通过控制相变反应的程度，有效控制铝箔毛料中第二相的尺寸范围。
专利摘要
本发明涉及一种控制亚稳相细化铝锭初生相的工艺方法，它是利用初生相在高温区和中温区的不同相变反应及其相关产物，通过选择合适的热处理温度和时间，控制相变反应的发生及相变程度来细化初生相，从而有效控制铝箔毛料的质量。该方法从相形成、遗传和转变的角度提出了细化初生相的途径，适用性广，易于实现工业化规模生产，细化效果好且细化效果可控，主要适用于1×××系，也适用于2×××系、7×××系和8×××系铝合金。
文档编号C22F1/04GKCN1193112SQ02140475
公开日2005年3月16日 申请日期2002年7月16日
发明者潘复生, 张静, 汤爱涛, 丁培道 申请人:重庆大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan