专利名称：多元微合金化高强铝锰合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及铝合金领域，特别涉及一种多元微合金化高强铝锰合金及其制备方法，尤其是一种热交换器用多元微合金化高强铝锰合金及其制备方法。
背景技术：
汽车等交通工具的轻量化已是我国制造业战略发展的大项目。它具有带动我国制造业全局性的发展，实现制造业的现代化、高技术化的战略意义。汽车自身重量降低10%，油耗可降低6-8%，燃油效率提高5-8%，每降低100公斤重，油耗可减少0.7L。而减重、节能是汽车产业发展过程中必须解决的关键技术难题之一。热传输铝合金复合材料在汽车及工程机械冷却系统(汽车水箱散热器、暖风机、油冷器、中冷器及汽车空调用蒸发器、冷凝器)、电站冷却装置、微通道冷却器、家用空调和商用空调等领域具有广阔的应用市场。它的轻质、高强、耐蚀和厚度减薄对于汽车高端机械和电器的减重、节能减排关系重大。汽车热交换器使用过程中要经受非常苛·刻的道路环境影响、反复的热循环和使用周期中产生振动，因此要求铝合金铝箔具有良好的强度、钎焊性、散热性、耐蚀性以及良好的抗下垂和优异的加工性能。目前国内外铝箔合金产品钎焊后强度、耐蚀性较差，只能生产常规的3003铝合金热传输材料，不能满足不断提高的欧洲标准要求，热交换器生产迫切要求热交换器材料高强化。
公开日期为1996-01-14的瑞典专利SE-510272，记载了一种“用于钎焊热交换器的高强度招合金(High strength aluminum alloy for brazed heat exchanger)，，,该专利公开了一种含锌较高的高锰(1.4-1.8wt%)低硅(0.5-1.0wt%)铝合金(商业牌号FA6815)，采用该合金制造的热交换器翅片用铝合金箔钎焊后抗拉强度为130MPa，屈服强度强度为50MPa。但是由于高性能热交换器的需要，该发明所设计的合金箔钎焊后力学性能仍然需要改善。中国专利申请200810123970.5公开了一种“热交换器用高性能铝合金复合箔及其制造方法”，中国专利申请200710190964.7公开了“一种高强热交换器用铝锰合金及其制造方法”，该两种发明专利采用高猛(1.0-1.6wt%)低硅(〈0.5%)含镁(0.3-0.7wt%)铝合金，采用该合金钎焊强度最高达到157MPa，屈服强度达到45MPa ;此外还有日本专利特公平7-4678，特願昭63-181668以及2001-170793等，均公开了热交换器用铝合金，但是这些专利得到的铝合金强度还不够高，另外，这些专利镁含量较高，不利于钎焊的要求，难以满足汽车行业不断减薄化、轻量化的要求。
发明内容
为了达到不断更新高强要求以实现铝合金减薄化进而实现汽车轻量化的目的，本发明通过添加多种强化元素，并通过以稀土元素为主的多元微合金化，以及同时增加Mg、Si的含量，综合运用稀土、镁硅、钛、锆等元素的复合强化作用的方法，制备出了一种具有很高强度的铝锰合金，该铝锰合金同时还具有良好的耐蚀性。本发明的第一目的是提供一种多元微合金化高强铝锰合金，以解决现有技术中铝合金强度还不够高，难以满足汽车行业不断减薄化、轻量化要求的缺陷。本发明的第二目的是提供上述的多元微合金化高强铝锰合金的制备方法，以解决现有技术中铝合金强度还不够高，难以满足汽车行业不断减薄化、轻量化要求的缺陷。本发明的技术方案如下:
一种多兀微合金化高强招猛合金，其含有:
0.1-0.5%Mg,0.3-1.5%Si,0.9-1.7%Μη，0.1-1.6% Zn,0.05-0.2% Cu ;其余为铝、微合金
化元素和不可避免的杂质。优选地，所述微合金化元素包括:0.05-0.3% Ti, 0.05-0.1% B,或者0.05-0.3% Zr中的一种或几种。优选地,所述微合金化元素进一步包括:稀土元素，选自Ce、La、Y、Er或Nd中的一种或两种，每种稀土元素的含量为0.05-0.3%。
优选地，所述杂质包括0.2-0.6%的杂质Fe。一种上述的多元微合金化高强铝锰合金的制备方法，包括以下步骤:
(1)准备配料，按照上述的多元微合金化高强铝锰合金的组成及重量百分比进行配料准备；
(2)将上述配料熔炼，熔炼温度在650-780°C，并加精炼剂除气、除渣，浇铸成铸锭；精炼剂采用业内常规精炼剂；
(3)铸锭经过切割铣面，在470-510°C均匀化处理后，将铣面的铝块在470-500°C条件下热轧，轧制厚度3-4mm ；
(4)对热轧后的合金进行冷轧，轧制厚度0.05-0.3mm ；
(5)在300-380°C退火l_3h，得到成品。其中，热轧和冷轧均为本领域常用手段，其操作细节不再赘述。优选地，所述步骤(3)中，热轧的轧制厚度为3_4mm。优选地，所述步骤(4)中，冷轧的轧制厚度为0.05-0.3_。与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
第一，本发明的多元微合金化高强铝锰合金与3003铝合金相比，增加了镁、硅含量，优化了镁与硅的成分及二者的成分之比，加入Mg、Si不仅能提高其焊接性，还提高了强度，形成的化合物Mg2Si可以提高基体强度，保证了本发明的铝锰合金在钎焊后拥有较高的抗拉强度和屈服强度，而合适的Mg/Si比，又很好的保证合金的塑性；
第二，本发明的多元微合金化高强铝锰合金增加了微合金化元素钛、硼或锆，加入钛后，能够在轧制过程中形成钛偏析，使点状腐蚀转变为层状腐蚀，或者直接加入钛硼，这样就同时加入了钛元素和硼元素，钛硼不仅有钛的优点，还有硼的一些作用，增强了铝合金的耐腐蚀性；加入锆后，可在合金内形成Al3Zr析出相，该析出相致密，并均匀分布在铝箔中，能最大限度防止Al-Mn合金的再结晶能力；
第三，在本发明的一些实施例中，本发明的多元微合金化高强铝锰合金主要是在3003铝锰合金基础上通过加入稀土和其它强化元素形成多元微合金化来实现合金的高强度，其中，稀土能球化含铁、硅的金属化合物相，与铁形成化合物，减少铁的不利影响，改善封孔质量，提高氧化膜的耐蚀性；稀土元素和多元微量元素复合添加方式在提高合金强度上有显著的协同强化作用，还能提高铝合金的耐蚀性，增强合金的钝化；此外，稀土还具有除气、除杂的净化作用，稀土能和氢气反应形成化合物析出，稀土能与Fe、Si形成化合物析出；稀土还能改善合金熔铸工艺和性能；稀土具有良好的细化、变质作用，能改善铝合金加工过程和性能，而且稀土还可以增加变形织构中立方织构的含量；
第四，本发明的多元微合金化高强铝锰合金在保持了 3003铝合金的耐蚀性的前提下大幅提闻了其力学强度；
第五，本发明的铝锰合金的原料之一稀土是我国比较富有的优势资源，开发本发明的多元微合金化高强铝锰合金，不仅能提高我国铝热传输工业化进程，还能综合利用资源优势。当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。实施例1-9
实施例1-9的高强度铝锰合金按照上述发明内容中所述的方法制备，其中熔炼温度、均匀化处理温度、热轧温度及厚度、冷轧后合金的厚度、退火温度、退火时间根据产品要求和业内常识进行选取。实施例1-9的高强度铝锰合金中各组分及重量百分比配比如下表I。表权利要求
1.一种多元微合金化高强铝锰合金，其特征在于，其含有:0.1-0.5%Mg,0.3-1.5%Si,0.9-1.7%Μη，0.1-1.6% Zn,0.05-0.2% Cu ;其余为铝、微合金化元素和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的多元微合金化高强铝锰合金，其特征在于，所述微合金化元素包括:0.05-0.3% Ti, 0.05-0.1% B，或者 0.05-0.3% Zr 中的一种或几种。
3.如权利要求2所述的多元微合金化高强铝锰合金，其特征在于，所述微合金化元素进一步包括:稀土元素，选自Ce、La、Y、Er或Nd中的一种或两种，每种稀土元素的含量为0.05-0.3%ο
4.如权利要求3所述的多元微合金化高强铝锰合金，其特征在于，所述杂质包括0.2-0.6% 的杂质 Fe。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的多元微合金化高强铝锰合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)准备配料，按照权利要求1-4中任一项所述的多元微合金化高强铝锰合金的组成及重量百分比进行配料准备； (2)将上述配料熔炼，熔炼温度在650-780°C，并加精炼剂除气、除渣，浇铸成铸锭； (3)铸锭经过切割铣面，在470-510°C均匀化处理后，将铣面的铝块在470-500°C条件下热轧； (4)对热轧后的合金进行冷轧； (5)在300-380°C退火I_3h，得到成品。
6.如权利要求5所述的多元微合金化高强铝锰合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中,热轧的轧制厚度为3-4mm。
7.如权利要求5所述的多元微合金化高强铝锰合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，冷轧的轧制厚度为0.05-0.3mm。
全文摘要
本发明公开了一种多元微合金化高强铝锰合金及其制备方法，其含有0.1-0.5%Mg，0.3-1.5%Si，0.9-1.7%Mn，0.1-1.6%Zn，0.05-0.2%Cu；其余为铝、微合金化元素和不可避免的杂质。其中微合金化元素优选包括0.05-0.3%Ti，0.05-0.1%B，或者0.05-0.3%Zr中的一种或几种；稀土元素，选自Ce、La、Y、Er或Nd中的一种或两种，每种稀土元素的含量为0.05-0.3%。本发明的多元微合金化铝锰合金经过钎焊工艺后，具有较高的抗拉强度和屈服强度，其钎焊后抗拉强度达到160MPa以上，屈服强度达到60MPa左右，且具有良好的耐蚀性。
文档编号C22F1/04GK103103405SQ20131003164
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者陈仁宗, 史永刚, 黄元伟, 唐定骧, 卫中领, 高勇进, 陈国桢, 丁冬雁, 唐劲松, 尤晓华 申请人:华峰铝业股份有限公司, 上海华峰新材料研发科技有限公司, 上海华峰材料科技研究院(有限合伙)