Cu元素對(duì)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(cè)試研究了Cu元素對(duì)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(cè)、烘烤試驗(yàn)性能檢測(cè)。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(cè)試根據(jù)GB3198-2010的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)。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(zhǎng)軸平行于軋制方向。拉伸試樣在KDⅡ-1型電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。

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150μm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(duì)鋁箔性能與耐烘烤性的影響，對(duì)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(cè)。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(shì)。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33.3%?？梢钥闯觯S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(shì)。

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(duì)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(duì)三種8011合金進(jìn)行了達(dá)因值測(cè)試和針孔測(cè)試，測(cè)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)準(zhǔn)。

對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)大?？傊谝欢ǚ秶鷥?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)度降低了33.3%。8011-3合金的性能變化較8011-2與8011-1小。增加Cu含量，有助于提高成品鋁箔的耐烘烤性能。

（作者單位：江蘇鼎勝新能源材料股份有限公司）