Cu元素對8011合金鋁箔耐烘烤性能的影響

1、    cu元素對8011合金鋁箔耐烘烤性能的影響    張莉摘要：本文通過拉伸試驗(yàn)、針孔檢查、金相試驗(yàn)、耐烘烤性能等測試研究了cu元素對8011合金鋁箔耐烘烤性能的影響。結(jié)果表明：275/75s的烘烤實(shí)驗(yàn)后，在一定范圍內(nèi)，隨著8011合金中微量cu元素含量的增加，8011合金的高溫穩(wěn)定性得到改善。關(guān)鍵詞：8011合金；cu元素；耐烘烤性1 試驗(yàn)1.1試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料選用8011合金鑄軋坯料，坯料為7.4mm*1140規(guī)格，三種8011合金（8011-1，8011-2，8011-3）的cu含量不同，其他元素成分差異不大，鑄軋坯料的成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）如表1所

2、示。1.2試驗(yàn)方案該鋁箔生產(chǎn)工藝流程為：熔煉-鑄軋-冷軋-中間退火-切邊-箔軋-分切包裝。三種8011合金鋁箔除了cu含量的區(qū)別外，其余各生產(chǎn)工序均按相同的工藝參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。分別將取得的成品鋁箔進(jìn)行性能檢測、烘烤試驗(yàn)性能檢測。另外分別取樣進(jìn)行180、200、220、240、260、280退火3h的退火試驗(yàn)。鋁箔的針孔、達(dá)因值測試根據(jù)gb3198-2010的規(guī)定進(jìn)行檢測。將取得的三種合金成品樣片放于同一臺(tái)馬弗爐進(jìn)行烘烤試驗(yàn)。根據(jù)客戶的實(shí)際使用要求，耐烘烤試驗(yàn)的溫度設(shè)定為275，烘烤的時(shí)間為75s。拉伸試樣按照gb3198-2010標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，標(biāo)距為100mm，試樣長軸平行于軋制方向。拉伸試樣在kd

3、-1型電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢測。2 試驗(yàn)結(jié)果與分析三種合金的組織均勻、無偏析等內(nèi)在組織缺陷，三種合金的晶粒大小相差不大，晶粒尺寸在150m左右，滿足鋁箔基材冷軋工藝和退火工藝的要求。為了研究cu含量對鋁箔性能與耐烘烤性的影響，對cu含量不同的三種8011合金鋁箔成品進(jìn)行了成品力學(xué)性能與烘烤試驗(yàn)性能檢測。這三種8011合金均經(jīng)過相同的冷軋道次、中間退火、箔軋道次，得到了相同厚度的成品鋁箔。烘烤試驗(yàn)性能隨著cu含量的增加，合金的抗拉強(qiáng)度呈增加趨勢。經(jīng)過烘烤實(shí)驗(yàn)之后，含cu量較高的8011-3合金的抗拉強(qiáng)度降低了24.1%，8011-2合金的抗拉強(qiáng)度降低了30.9%，8011-1合金的抗拉強(qiáng)度降低了3

4、3.3%?？梢钥闯?，隨著cu含量的增加，合金經(jīng)過烘烤后性能穩(wěn)定性呈增加趨勢。在烘烤實(shí)驗(yàn)中，由于鋁箔的耐烘烤性能與合金的再結(jié)晶行為密切相關(guān)，所以為了對比研究三種8011合金的再結(jié)晶行為，分別將三種8011合金成品在馬弗爐進(jìn)行180、200、220、240、260、280退火3h，得到三種合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率的變化如圖2和圖3所示。結(jié)果顯示，在相同的退火溫度和時(shí)間內(nèi)，8011-3合金的退火穩(wěn)定性要高于8011-2與8011-1合金，8011-3合金發(fā)生再結(jié)晶軟化程度要小。另外，我們也對三種8011合金進(jìn)行了達(dá)因值測試和針孔測試，測試結(jié)果如表2所示；從表中可以看出，三種合金的達(dá)因值和針孔數(shù)都達(dá)到標(biāo)

5、準(zhǔn)。對于8011合金來說，在一定范圍內(nèi)，隨著微量合金元素cu含量的增加，固溶強(qiáng)化效果越大，所以8011-3合金成品的強(qiáng)度高于8011-2與8011-1合金。cu在鋁合金中可以通過固溶析出形成少量的cua12化合物。cua12化合物呈不規(guī)則圓滑外形，骨骼狀間斷分布于晶界，對后續(xù)鋁箔加工變形過程起到位錯(cuò)釘扎作用；其原因在于cu在al中主要以固溶形態(tài)存在，它們易于集聚在位錯(cuò)周圍形成柯氏氣團(tuán)，減小了晶格畸變，降低了溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的彈性交互作用，使位錯(cuò)處于較穩(wěn)定的狀態(tài)，減少了可動(dòng)位錯(cuò)數(shù)目，阻礙位錯(cuò)的重新組合，阻礙再結(jié)晶形核及晶核長大，由此來提高鋁箔成品的合金強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度。其次，微量的cu元素也可能形

6、成第二相，它們會(huì)阻礙再結(jié)晶晶核界面遷移，阻礙再結(jié)晶晶粒的長大?？傊?，在一定范圍內(nèi)，提高微量合金元素cu含量，可以提高合金的再結(jié)晶溫度，改善合金的耐熱穩(wěn)定性。由此看出微合金化是改善合金的耐熱性能的重要途徑之一。3結(jié)論1） 提高cu含量之后的8011-3合金與8011-2合金在成品力學(xué)性能與表面達(dá)因、針孔個(gè)數(shù)等指標(biāo)均能夠滿足客戶的使用要求。2） 隨著cu含量的提高，8011合金的抗拉強(qiáng)度逐漸提高；同時(shí)，合金的再結(jié)晶溫度也逐漸提高。3） 經(jīng)過240/75s的烘烤實(shí)驗(yàn)之后，含cu量較高的8011-3合金的抗拉強(qiáng)度降低了24.1%，8011-2合金的抗拉強(qiáng)度降低了30.9%；8011-1合金的抗拉強(qiáng)度降