除油退火温度对连铸轧AA8079合金铝箔力学性能的影响_陈伟

第7期7月

Vol.40No.7

HEATTＲEATMENTOFMETALS

July2015

除油退火温度对连铸轧AA8079合金铝箔力学性能的影响

陈

11，2

伟，赵丕植，张

22琪，邹立颖

（1．苏州有色金属研究院有限公司，江苏苏州215026；

2．中铝科学技术研究院，北京100082）

未经均匀化处理的铝箔摘要：研究了除油退火温度对连铸轧及有无均匀化退火处理的AA8079合金铝箔力学性能的影响。结果表明，

在170～270℃除油退火温度范围内，随着退火温度的升高，铝箔强度逐渐下降，伸长率变化较小；而经过均匀化处理的铝箔在所研究的除油退火温度范围内，强度变化较小，伸长率随退火温度升高逐渐升高，当退火温度升至270℃时，铝箔伸长率最高，达到3．5%。关键词：AA8079铝箔；连铸轧；均匀化处理；除油退火；力学性能中图分类号：TG166．3

文献标志码：A

文章编号：0254-6051（2015）07-0155-05

Effectofdegreasingannealingtemperatureonmechanicalpropertiesofcontinuous

castingandrollingAA8079aluminumalloyfoil

2

ChenWei1，ZhaoPizhi1，，ZhangQi2，Zouliying2

（1．SuzhouNonferrousMetalsＲesearchInstitute，SuzhouJiangsu215026，China；2．ChinalcoＲesearchInstituteofScienceandTechnology，Beijing100082，China）

Abstract：Effectofdegreasingannealingtemperaturesthemechanicalpropertiesoftwin-rollcontinuouscastingwithandwithouthomogenizedAA8079aluminumalloyfoilwasinvestigated．Theresultsshowthatatthedegreasingannealingtemperaturerangeof170-270℃，tensilestrengthofaluminumfoilwithouthomogenizationdecreasesgraduallywiththeincreaseofdegreasingannealingtemperature，whiletheelongationchangesalittle．Forthehomogenizedfoil，tensilestrengthshowslittlevariationintherangeofdegreasingannealingtemperature，however，theelongationincreaseswiththeincreaseofannealingtemperatureandthelargestelongationis3．5%whenannealingtemperaturereachesto270℃．

Keywords：AA8079aluminumfoil；continuouscastingandrolling；homogenization；degreasingannealing；mechanicalproperties

收稿日期：2015-02-10

作者简介：陈伟（1980—），工程师，主要从事铝合金板、带、男，硕士，

E-mail：c3w3@163．com。通讯作者：赵丕植，箔的研究，教授级高工，联88856150，E-mail：pizhi_zhao@aliyun．com系电话：0512-doi：10．13251/j．issn．0254-6051．2015．07．037

Al-Fe-Si合金是一种常用的铝箔材料，尤其是

Fe+Si＞1．0wt%的8xxx铝合金材料，其制备的铝箔具有强度高、成形性好的优点，是欧美国家广泛使用的铝

［1］

箔材料。利用连铸轧方法生产铝箔坯料具有流程短、能耗低、成本低等优点

［2］

。目前，连铸轧坯料在国

檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴propertiesof35CrMosteelbymodifiedtratment［J］．HotWorking2014年吐哈油田各区块空心抽油杆井下疲劳断裂次数较2013年减少了50%。

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156

内铝箔行业的应用比例越来越大。尽管通过工艺改进，采用不同的坯料可以达到同样的性能，但从经济性考虑，连铸轧法比热轧法更具优势

［3-5］

第40卷

为工业生产过程中制定合理的除油退火工艺提供

参考。

。

为了除去铝箔表面的残留轧制油、改善铝箔的力学性能，现代铝箔生产一般采用退火的方法进行除油

［6］

1试验材料与方法

。除油退火过程中铝箔微观组织的演变和除油

试验材料采用工厂生产的AA8079合金连铸轧板

卷材，化学成分见表1。

%）表1AA8079合金的化学成分（质量分数，

Table1ChemicalcompositionoftheAA8079aluminum

alloy（massfraction，%）

合金AA8079

Fe1．20

Si0．15

Mn0．02

Cu0．002

Zn0．030

其他＜0．050

Al余量

退火后铝箔的力学性能首先受除油退火工艺的影响，

当除油退火温度较低时，铝箔微观组织的演变包括回复、再结晶及过饱和元素的析出，随着除油退火温度升

［7］

高，除上述组织演变外，还可能发生相变，这些组织演变会直接影响铝箔的力学性能；其次，铝箔坯料的均匀化及轧制工艺等均可对除油退火后的铝箔组织和性能产生影响。除油退火温度对连续铸轧AA8079合金铝箔金属组织及性能的影响研究甚少，而均匀化处理对于连铸轧AA8079合金金属组织及性能的影响尚不明确。

本文采用连铸轧AA8079合金坯料，分别进行均匀化处理和不进行均匀化处理，最终轧制成厚度为15μm的铝箔，进行除油退火处理，以研究均匀化处理及除油退火温度对铝箔微观组织和力学性能的影响，

连铸轧板材的厚度铝箔的制备工艺如图1所示，

为7．0mm，冷轧至3．8mm后，从同一卷料上取两组相同大小的试样，一组试样直接冷轧至0．55mm，另一组试样经过高温均匀化处理后，再冷轧至0．55mm。两组冷轧板材在360℃条件下进行中间退火处理，进而将铝箔轧制至15μm。冷轧后的铝箔在170～270℃范围内进行不同温度的退火处理，以模拟工厂的除油退火过程。

Fig．1

图1AA8079铝箔制备工艺

FabricationprocessoftheAA8079aluminumfoil

［8］

明显减小。铝基体存在大量细小的金属间化合物，均匀化过程中，金属间化合物发生溶解、分段及

6480扫描电镜观察均匀化退火前后板采用JSM-材纵截面的微观组织形貌，然后对试样进行阳极覆膜处理，采用OlympusGX51金相显微镜观察板材纵截面

的晶粒组织。采用Sigma涡流仪和QJ36双臂电桥仪分别测试板材和铝箔的电性能。铝箔的抗拉强度和伸XS-5M型铝箔拉伸试验机进长率采用SANS的BAB-行测试，拉伸试验尺寸为15mm×200mm，标距长度为100mm，拉伸速率为1mm/min。

球化，而基体中过饱和的溶质元素开始析出，并呈弥

散状分布。

图2（c）和图2（d）为连铸轧板冷轧至3．8mm后板材均匀化处理前、后纵截面的晶粒形貌。从图2（c）可以看出，均匀化处理前晶粒组织呈纤维状，并沿轧制方向拉长，经均匀化处理后，得到再结晶组织，如图2（d）所示。

连铸轧坯料的微观组织特征是强烈的定向拉长的组织，以板厚的中心线为基准上下对称，属于铸造和轧制并存的无锭轧制过程。厚度为7．0mm的连铸轧板在冷轧过程中，晶粒形状沿着轧制方向进一Fe、Si等步伸长。由于连铸轧过程中冷却速率较快，溶质元素大部分固溶于基体，过饱和度较高。经过Si元素大量析出，均匀化处理后，固溶于基体的Fe、

有效地降低了基体的固溶度。板材经过均匀化处理

2

2．1

试验结果与分析

均匀化处理后板材的微观组织

图2为连铸轧板冷轧至3．8mm后板材均匀化处后纵截面的微观组织形貌。理前、

从图2（a）可以看出，均匀化处理前纵截面微观组织含有大量的金属间化合物，呈骨骼状和长条状分布。图2（b）是均匀处理后连铸轧板的微观组织，金属间化合物已经完全分解为球状和短棒状，尺寸

第7期陈伟，等：除油退火温度对连铸轧AA8079合金铝箔力学性能的影响

157

图23．8mm厚AA8079合金板材均匀化处理前（a，c）、后（b，d）的化合物形貌（a，b）和晶粒组织（c，d）

Fig．2Intermetallicsmorphologies（a，b）andgrainstructure（c，d）of3．8mmthickAA8079alloyplatebefore（a，c）

andafterhomogenization（b，d）

这后电阻率从3．20μΩ·cm降低到3．04μΩ·cm，Si元素大量析主要是由于均匀化处理后基体的Fe、

出所致。2．2

AA8079合金铝箔除油退火后的微观组织

图3（a）和（c）是经过均匀化处理的铝箔在170℃

围，将铝箔加热到360℃退火20h，见图4。从图4中可以看出，经过360℃退火后铝箔已经开始再结晶，但是再结晶程度并不完全。2．3

除油退火后铝箔的拉伸性能1）抗拉强度

和270℃除油退火20h后的微观组织。

170℃除油退火后，从图3（a）中可以看出，铝箔组织已经完全再结晶，大部分晶粒近似等轴状，但是局

部区域晶粒粗大，且沿轧制方向生长，这主要是因为铝箔经过高温均火处理和中温退火处理后，在低温除油退火时，析出能力有限，导致局部发生了不连续再结晶

［9］

图5是除油退火温度对均匀化处理和未均匀化

处理铝箔抗拉强度的影响规律。

从图5中可以看出，未经均匀化处理的铝箔其强度明显较经过均匀化处理的铝箔高。这主要是由于未经均匀化处理的铝箔其加工硬化率较大、而且Si等强化元素的固溶度较高。未经均匀基体中Fe、

化处理的铝箔其电阻率（3．02～3．05μΩ·cm）整体较经过均匀化处理的铝箔电阻率（2．94～2．97μΩ·cm）

Si元素的固溶量较大，高，说明Fe、固溶强化效果明显。

从图5还可以看出，当退火温度为170℃时，相对于硬态铝箔，无论是经均匀化还是未经均匀化的铝箔

其强度均发生了明显下降；当退火温度由170℃增加至270℃时，未经均匀化的铝箔的强度继续缓慢下降，退火温度由270℃增加至360℃时，强度加快下降，铝箔加速软化，说明铝箔已经开始发生再结晶。而经过均匀化的铝箔随着退火温度的增加强度变化不大。铝箔强度随退火温度增加而降低主要受两方面因素的影

。当退火温度升高至270℃时，铝箔晶粒组织均

匀，见图3（c）。

图3（b）和（d）是未经均匀化处理的铝箔在170℃和270℃除油退火20h后的微观组织。从图3（b）170℃和（d）中可以看出，未经均匀化处理的铝箔，

和270℃除油退火时，铝箔晶粒组织仍为纤维状组织，并未发生再结晶。由于未经均匀化处理的铝箔Fe、Si元素的固溶度较高，除油退火时会析出大量弥散的金属间化合物，阻碍再结晶形核，提高再结晶温度

［10］

，故即使除油温度升高到270℃，仍未发生再结

晶反应。

为了考察未经均匀化处理的铝箔的再结晶温度范

158

第40卷

图3经均匀化处理（a，c）和未经均匀化处理（b，d）AA8079铝箔除油退火后的晶粒组织Fig．3GrainstructureoftheAA8079aluminumfoilwith（a，c）andwithouthomogenization（b，d）

afterdecreasingannealing

（a，b）170℃；（c，d）270℃

图4

未经均匀化处理的AA8079铝箔经过360℃除油

退火后的晶粒组织

Fig．4GrainstructureoftheAA8079aluminumfoil

withouthomogenizationafterdegreasing

annealingat360℃

图5除油退火温度对AA8079铝箔抗拉强度的影响Fig．5Effectofdegreasingannealingtemperatureontensile

strengthoftheAA8079aluminumfoil

响，一方面随着退火温度的增加，冷轧铝箔发生回复或

位错密度降低，加工导致的强化效果减弱，另再结晶，

一方面退火温度的增加可能导致基体中的固溶元素的

析出，降低固溶强化效果。由图3（a）可以看出，当退火温度为170℃时，经均匀化的铝箔已经发生了再结晶，因此导致材料的强度降低，从图3（c）可以看出，随着退火温度升高，铝箔平均晶粒尺寸变化不大，故在170～270℃范围内退火时，铝箔强度没有明显改变。而对于未经均匀化的铝

箔，尽管图3（b）和图3（d）的结果表明，铝箔在170～

270℃范围内退火时不会发生再结晶，但其内部已经发生了回复，使位错密度逐渐降低，进而导致强度缓慢下降，当退火温度升高至360℃时，在铝箔纤维组织内部开始有小的再结晶晶粒出现，见图4。说明在该温度下退火时铝箔开始发生再结晶，相对于回复过程，再结晶过程会加快铝箔软化，使强度明显下降。

2）伸长率

图6是除油退火温度对铝箔伸长率的影响规律，

第7期陈伟，等：除油退火温度对连铸轧AA8079合金铝箔力学性能的影响

159

经过均匀化处理的铝箔，其伸长率随着除油退火温度

的升高逐渐上升，当退火温度达到270℃时，伸长率达到最大值3．6%。未经均匀化处理的铝箔，在170～270℃范围内退火时，其伸长率随退火温度的升高变化不大，伸长率变化范围在1．1%～1．5%之间，与除油退火前铝箔的伸长率1．5%差别不大。

铝箔具有较高的强度，可以省略均匀化退火处理；为了使除油退火后铝箔具有较高的伸长率，则均匀化处理不可省略。

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图6除油退火温度对AA8079铝箔伸长率的影响

Fig．6Effectofdegreasingannealingtemperatureon

elongationoftheAA8079aluminumfoil

aluminumfoilstocks［J］．LightAlloyFabricationTechnology，2014，32（3）：24-27．［4］YucelBirol．

Interannealingtwin-rollcastAl-Fe-Sistripswithout

170℃退火的铝箔，从图3（a）和3（c）可以看出，

晶粒尺寸均匀性差，较小晶粒的尺寸仅为数十微米，而较大晶粒的尺寸约为数百微米，拉伸过程中晶粒协调变形能力差，伸长率较低。当退火温度为270℃时，铝箔晶粒组织均为等轴晶粒，没有方向性，而且尺寸较为均匀，没有特别粗大晶粒存在，拉伸过程中晶粒协调变形能力强，伸长率较高。

未经均匀化处理的铝由图3（b）和图3（d）可知，

箔在170～270℃范围内退火时，铝箔并未发生再结晶，铝箔晶粒组织仍为纤维组织，当退火温度升高至360℃时，伸长率迅速升高至3．5%，从图4可以看出，此时铝箔已经开始再结晶，材料软化，其伸长率和经过均匀化处理的铝箔处于相同的水平。

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Influenceof

3结论

1）未经均匀化处理的AA8079合金铝箔与经过

均匀化处理的相比，基体中固溶元素的含量较高，在同样的除油退火条件下，强度较高，最高达157MPa。

2）对未经均匀化的铝箔，由于基体固溶度较高，在270℃除油退火后仍未发生再结晶；抗拉强度随除油退火温度升高逐渐下降，伸长率则变化不大。3）对经均匀化处理的铝箔，基体固溶度较低，经170℃除油退火后基体已经完全再结晶，板材强度下降、伸长率升高；当退火温度升高至270℃时，强度变化较小，伸长率逐渐升高。

4）对连铸轧AA8079铝箔，为了使除油退火后的

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