專利名稱：低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金片的制造方法，特別涉及一種軋延鋁合金片的制造方法。
背景技術(shù)：
鋁合金具有質(zhì)量輕、陽極處理色澤佳、容易沖壓成型與高散熱性等優(yōu)越性能，因此 被廣泛應(yīng)用在各項產(chǎn)業(yè)上，而在節(jié)省能源與降低成本考量下，材料薄片化為必然的趨勢，因 此如何提高材料強(qiáng)度且同時保有適當(dāng)?shù)难有?伸長率)，則為一重要課題。參閱圖1，一般軋延鋁合金片的制造，包含一澆鑄成型步驟11、一軋延步驟12、一 完全退火步驟13及一第二次冷軋延步驟14，也就是于澆鑄成型步驟11中，將高溫熔融的鋁 合金原料，以半連續(xù)鑄造方法(Direct Chill Casting，一般所稱DC casting)進(jìn)行澆鑄成 型，并將在澆鑄成型冷卻過程中產(chǎn)生的氧化膜層刨除，而制得一鋁坯(業(yè)界通稱為Slab)， 之后，于該軋延步驟12中，對該鋁坯分別先進(jìn)行熱軋延與后續(xù)的第一次冷軋延，成型成一 鋁片半成品(業(yè)界通稱Sheet)，之后再進(jìn)行完全退火步驟13，對該鋁片半成品進(jìn)行完全退 火(full annealing)，最后進(jìn)行第二次冷軋延步驟14，制得所需的軋延鋁合金片。目前軋延鋁合金片的問題，在于以高的冷軋延加工量來強(qiáng)化軋延鋁合金片的強(qiáng) 度，而軋延過程中，會使鋁坯內(nèi)原先近似等軸狀的晶粒會順著軋延方向被拉長延伸，導(dǎo) 致經(jīng)軋延后的鋁片半成品在不同的方向上會有不同的機(jī)械性能，也就是所謂的異向性 (Anisotropy)現(xiàn)象，這也就表示，這樣的鋁片半成品所成的軋延鋁合金片在平行軋延方向、 垂直軋延方向甚至其他方向皆有不同的延性，且冷軋延量愈多，延性異向性越明顯，而這樣 產(chǎn)制的軋延鋁合金片，在后續(xù)的沖壓加工成型過程中越易因不同方向上延性的差異，導(dǎo)致 沖壓破裂。參閱圖2，日本特開P2007-254825號“鋁-鎂-硅(Al-Mg-Si)合金”專利案揭露 依序進(jìn)行一澆鑄成型步驟21、一軋延步驟22、一完全退火步驟23、一第二次冷軋步驟24及 一第二次退火步驟25的制程，用以生產(chǎn)低延性異向性的軋延鋁合金片。簡單的說，該日本特開P2007-254825號“鋁-鎂-硅(Al-Mg-Si)合金”專利案是 將一般的軋延鋁合金片的制造過程，再多進(jìn)行一道次冷軋延的第二次冷軋步驟24與第二 次退火步驟25，借此冗長的制程步驟，控制鋁片晶粒度小于50 μ m，與Cube方位的集合組織 (Texture)的強(qiáng)度，使凸耳率(earing% )介于至-17%間，來降低生產(chǎn)出的軋延鋁合 金片的延性異向性。雖然，日本特開P2007-254825號“鋁-鎂-硅(Al-Mg-Si)合金”專利提出一種試 圖解決軋延鋁合金片的延性異向性問題的技術(shù)手段，然而，其制程步驟過于冗長，并不符合 實際量產(chǎn)需要，同時，這樣冗長的制程是否真能使產(chǎn)出的軋延鋁合金片的延性異向性有效 降低，仍待驗證。因此如何解決生產(chǎn)的軋延鋁合金片的延性異向性問題，仍是目前業(yè)界努力的方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法，其可以降低軋延鋁合金片的延性異向性，使加工硬化型的軋延鋁合金片具有較佳成型性。發(fā)明人認(rèn)為，一般方式所生產(chǎn)的軋延鋁合金片，其材料性能上關(guān)于延性異向性的 重大缺失，是由冷軋延加工量所造成的，特別是冷軋延時的厚度裁減率在85%以上時，雖 然能快速達(dá)到提高鋁片半成品強(qiáng)度的效果，但是相對的鋁片半成品的延性也會被大幅的犧 牲，因而產(chǎn)生了所謂的延性異向性問題，導(dǎo)致鋁片在沖壓加工成型過程中破壞斷裂。本發(fā)明主要的理念可分別由下列鋁片半成品的組織特性來看1.微觀組織鋁片半成品中原先1至2 μ m左右的無位錯(Dislocation free)次晶粒 (secondary grain)，若可通過施予適量的微應(yīng)變量作用，則可在不同結(jié)晶方位的次晶粒中 均產(chǎn)生適量的位錯，導(dǎo)致軋延鋁合金片在后續(xù)拉伸變形過程中，在不同應(yīng)力方向上，應(yīng)變都 可以均勻分布，避免在特定應(yīng)力方向，因局部晶粒的滑移系統(tǒng)上擁有較高的剪切應(yīng)力分量， 導(dǎo)致應(yīng)變集中于該局部晶粒而造成延性下降的現(xiàn)象。在文中，術(shù)語“次晶?！币庵附?jīng)加工或 處理后所產(chǎn)生的晶粒。2.宏觀組織通過微應(yīng)變量作用可以消除拉伸過程中的屈服點(diǎn)(Yield point)現(xiàn)象，使軋延鋁 合金片不易產(chǎn)生局部頸縮變形(Necking)，進(jìn)而達(dá)到提升軋延鋁合金片的延性異向性的目 的。本發(fā)明低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法，一澆鑄成型步驟、一軋延步驟、一 回復(fù)退火步驟及一調(diào)質(zhì)步驟。該澆鑄成型步驟將一熔融狀的鋁合金原料以半連續(xù)澆鑄法成型成一鋁坯。該軋延步驟熱軋延該鋁坯后進(jìn)行一次冷軋延，使該鋁坯成型為一鋁片半成品。該回復(fù)退火步驟將該鋁片半成品施予回復(fù)退火。該調(diào)質(zhì)步驟以2%至10%的軋延應(yīng)變量軋延完成該回復(fù)退火步驟的鋁片半成品， 制得該低延性異向性軋延鋁合金片。本發(fā)明所述的低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法，該調(diào)質(zhì)步驟中，軋延完成 該回復(fù)退火步驟的鋁片后使鋁片的延性異向性指標(biāo)值R(W45) ( 40%,R(90/45) ( 25%。本發(fā)明所述的低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法，該軋延步驟進(jìn)行的冷軋延 的厚度裁減率是85%以上。本發(fā)明所述的低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法，該鋁合金原料的組成成份 以100重量％的總重量百分比計算，包含有0.3重量％ (wt% )以下的鐵、0.3重量％以下 的錳、0. 2重量％以下的硅、0. 1重量％以下的雜質(zhì)及余量的鋁。本發(fā)明的有益效果在于提出獨(dú)創(chuàng)的對經(jīng)過熱軋延、冷軋延與回復(fù)退火的鋁片半 成品施予2%至10%微應(yīng)變量的軋延技術(shù)，有效提升產(chǎn)出低延性異向性的軋延鋁合金片。


圖1是一流程圖，說明目前一般軋延鋁合金片的制造方法。圖2是一流程圖，說明日本特開P2007-254825號“鋁-鎂-硅(Al-Mg-Si)合金”專利案揭示的制作軋延鋁合金片的制造過程。圖3是一流程圖，說明本發(fā)明低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法的一較佳實 施例。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明參閱圖3，本發(fā)明低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法的一較佳實施例，包含一 澆鑄成型步驟31、一軋延步驟32、一回復(fù)退火步驟33及一調(diào)質(zhì)步驟34。首先進(jìn)行該澆鑄成型步驟31，類似于目前的軋延鋁合金片的制程，該澆鑄成型步 驟31是將熔融的鋁合金原料，以半連續(xù)澆鑄法成型成一鋁坯，在本例中，鋁合金原料的組 成成份以100重量％的總重量百分比計算，包含有0. 3重量％以下的鐵、0. 3重量％以下的 錳、0. 2重量％以下的硅、0. 1重量％以下無法避免的雜質(zhì)及余量的鋁，精確地說，本實施例 采用的鋁合金原料組成成份包含0. 24重量％的鐵、0. 23重量％的錳、0. 07重量％的硅、總 量0. 1重量％以下無法避免的雜質(zhì)及余量的鋁，由于半連續(xù)澆鑄法已為業(yè)界所周知，且并 非本發(fā)明創(chuàng)作的重點(diǎn)所在，在此不再多加贅述。然后進(jìn)行該軋延步驟32，先于300°C至500°C間熱軋延該鋁坯，使該鋁坯的厚度大 幅下降，然后進(jìn)行厚度裁減率在85%以上的冷軋延，成型出一鋁片半成品，本步驟主要依據(jù) 生產(chǎn)規(guī)格成型出對應(yīng)的鋁片半成品，同時通過高冷軋延量來提高鋁片半成品的強(qiáng)度。接著進(jìn)行回復(fù)退火步驟33，將經(jīng)過該軋延步驟32成型出的鋁片半成品施予230°C 至270°C、1小時至6小時的回復(fù)退火(recovery annealing)，通過回復(fù)退火使鋁片半成品 內(nèi)的位錯獲得較佳的排列，并消除殘留應(yīng)力。最后進(jìn)行該調(diào)質(zhì)步驟34，以2%至10%的軋延應(yīng)變量軋延回復(fù)退火過后的鋁片半 成品，同時讓鋁片半成品的延性異向性指標(biāo)值R(W45) ( 40%,R(90/45) ( 25%，制得低延性異 向性軋延鋁合金片。接著，以組份相同的四個發(fā)明例(依上述本發(fā)明的制造方法所制作出的軋延鋁合 金片，但是制程參數(shù)略有差異)與三個比較例(不同的制造方法)，說明依上述本發(fā)明的制 造方法所制作出的軋延鋁合金片的延性異向性表現(xiàn)。依照上述本發(fā)明的制造方法制造的軋延鋁合金片分別是發(fā)明例1-軋延步驟32中實施的冷軋延厚度裁減率是98 %，回復(fù)退火步驟33中實 施的回復(fù)退火溫度是240°C，調(diào)質(zhì)步驟34中實施的軋延應(yīng)變量是5%。發(fā)明例2-軋延步驟32中實施的冷軋延厚度裁減率是98 %，回復(fù)退火步驟33中實 施的回復(fù)退火溫度是255°C，調(diào)質(zhì)步驟34中實施的軋延應(yīng)變量是2. 5%。發(fā)明例3-軋延步驟32中實施的冷軋延厚度裁減率是98 %，回復(fù)退火步驟33中實 施的回復(fù)退火溫度是255°C，調(diào)質(zhì)步驟34中實施的軋延應(yīng)變量是5%。發(fā)明例4-軋延步驟32中實施的冷軋延厚度裁減率是98 %，回復(fù)退火步驟33中實 施的回復(fù)退火溫度是255°C，調(diào)質(zhì)步驟34中實施的軋延應(yīng)變量是10%。另外，比較例1、2則是不經(jīng)過實施調(diào)質(zhì)步驟34所制作的鋁合金片，換句話說，調(diào)質(zhì) 步驟34的軋延應(yīng)變量都是0 %，而比較例3則是將實施調(diào)質(zhì)步驟34中的軋延應(yīng)變量提高至 13%。
將上述發(fā)明例1至4與比較例1至3的制造過程特征與最終延性異向性測試表現(xiàn)， 整理如表1。表1本申請發(fā)明材與比較材的延性異向性能比較 其中R(q/45)與R(9Q/4S為延性異向性的指標(biāo)值，且R(0/45) = ((R(0)-R(45))/R(0)) X100%...............(1)R(90/45) = ((R(90)-R(45))/R(90)) X 100%..................(2)公式⑴與公式⑵中的R(CI)、R_與R(45)分別代表鋁合金片于拉力測試中，平行 軋延方向、垂直軋延方向與和軋延方向呈45度鋁片方向的伸長率。由發(fā)明例1與比較例1比較可知，發(fā)明例1鋁合金片的R(q/45)與R(9Q/45)指標(biāo)值較比 較例1迅速下降至40%以下，足足減少了兩倍之多，凸顯出本發(fā)明確實通過調(diào)質(zhì)步驟34的 2 %至10 %應(yīng)變量的軋延，有效改善鋁合金片的延性異向性。比較例2的鋁合金片退火溫度從240°C提高至255°C，其R(Q/45)與R(9(1/45)指標(biāo)值卻 仍維持著88. 3%與74. 0%，這顯示只靠著提高退火溫度，或多增加一道退火處理(就類似 于日本特開P2007-254825號“鋁-鎂-硅(Al-Mg-Si)合金”專利案所揭露的技術(shù))，無法 達(dá)到降低軋延鋁合金片的延性異向性的目的。再由發(fā)明例2、3、4的實驗結(jié)果可知，施于軋延鋁合金片的軋延應(yīng)變量分別為 2. 5 %、5%與10%，而R(q/45)與R(9Q/45)指標(biāo)值也分別低于40%與25%，而再由比較例3可 知，軋延應(yīng)變量超過10%時，Rto/45)也隨之提高至43. 7%，超過40%的范圍而無法達(dá)到降低 延性異向性的功效，確實證明本發(fā)明以調(diào)質(zhì)步驟34的2%至10%應(yīng)變量的軋延，能有效改 善鋁合金片的延性異向性。綜上所述，本發(fā)明確實提出一種制程簡單的低延性異向性軋延鋁合金片的制造 方法，主要通過調(diào)質(zhì)步驟34對經(jīng)過熱軋延、冷軋延、回復(fù)退火的鋁片半成品進(jìn)行軋延應(yīng)變 量控制在2%至10%的軋延調(diào)質(zhì)，同時使軋延調(diào)質(zhì)后的軋延鋁合金片的延性異向性指標(biāo)在 R(O745) ≤ 40%, R(90/45) ≤25%的范圍內(nèi)，使得產(chǎn)出的鋁片內(nèi)形成有足夠量的位錯，而能將拉 伸應(yīng)變均勻分散至鋁片內(nèi)部各處，避免變形量局部集中的現(xiàn)象，進(jìn)而改善延性異向性的問 題，并在保有軋延鋁合金片的強(qiáng)度前提下，提升產(chǎn)出低延性的軋延鋁合金片，確實達(dá)成本發(fā) 明的目的。
權(quán)利要求
一種低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法，包含一澆鑄成型步驟以及一軋延步驟，該澆鑄成型步驟將一熔融狀的鋁合金原料以半連續(xù)澆鑄法成型成一鋁坯，該軋延步驟熱軋延該鋁坯后進(jìn)行一次冷軋延，使該鋁坯成型為一鋁片半成品，其特征在于，該制造方法還包含一回復(fù)退火步驟以及一調(diào)質(zhì)步驟，該回復(fù)退火步驟將完成該軋延步驟的鋁片半成品施予回復(fù)退火，該調(diào)質(zhì)步驟以2％至10％的軋延應(yīng)變量軋延完成該回復(fù)退火步驟的鋁片半成品，制得該低延性異向性軋延鋁合金片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法，其特征在于，該調(diào) 質(zhì)步驟中，軋延完成該回復(fù)退火步驟的鋁片后使鋁片的延性異向性指標(biāo)值R((i/45) ^ 40%, R(90/45) < 25% o
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法，其特征在于，該軋 延步驟進(jìn)行的冷軋延的厚度裁減率是85%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法，其特征在于，該鋁 合金原料的組成成份以100重量％的總重量百分比計算，包含有0. 3重量％以下的鐵、0. 3 重量％以下的錳、0. 2重量％以下的硅、0. 1重量％以下的雜質(zhì)及余量的鋁。
全文摘要
一種低延性異向性軋延鋁合金片的制造方法，包含澆鑄成型步驟、軋延步驟、回復(fù)退火步驟及調(diào)質(zhì)步驟，借著調(diào)質(zhì)步驟對經(jīng)過熱軋延、冷軋延與回復(fù)退火的鋁片半成品，施以2至10％軋延應(yīng)變量的軋延調(diào)質(zhì)，使鋁片半成品中不同結(jié)晶方位均產(chǎn)生適量的位錯，進(jìn)而使制得的軋延鋁合金片在后續(xù)的拉伸變形加工過程中，在不同應(yīng)力方向上，應(yīng)變都可以均勻分布，避免在特定應(yīng)力方向因局部晶粒的滑移而產(chǎn)生較高的剪切應(yīng)力分量，導(dǎo)致應(yīng)變集中于局部而造成延性下降的現(xiàn)象，達(dá)到降低產(chǎn)出的軋延鋁合金片的延性異向性，提升軋延鋁合金片整體機(jī)械性質(zhì)的目的。
文檔編號B22D11/00GK101871084SQ20091013537
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者張六文, 張榮邦, 曾天佑, 蘇俊仁, 高伯威 申請人:中國鋼鐵股份有限公司