CN115595473B - 一种铸轧翅片及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铸轧翅片及其制备方法与应用，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成包括：0.75wt％≤Si≤1.0wt％，0.2wt％≤Fe≤0.78wt％，1wt％≤Mn≤1.82wt％，余量为Al以及不可避免的杂质；所述铸轧翅片的固相线温度≥620℃，所述铸轧翅片的成品状态为H14。所述制备方法按配方量熔炼原料，铸轧得到铝合金板胚；所得铝合金板胚依次经冷轧、退火与再冷轧，得到所述铸轧翅片；所述再冷轧进行最后一道次冷轧前，进行再退火；所述最后一道次冷轧的压下量为30‑50％。所述铸轧翅片粒径分布均匀、元素偏析程度较低，力学强度高，具有优良的抗塌陷性能，适用于铝制热交换器。
Description
技术领域
本发明属于合金领域，涉及一种铝合金，尤其涉及一种铸轧翅片及其制备方法与应用。
背景技术
铝制热交换器被广泛应用于汽车换热、工程机械换热以及民用商用空调换热等领域。为了实现各零部件之间的连接，铝制换热器产品一般需要通过高温钎焊实现金属接头的连接。铸轧翅片在铝制热交换器中发挥支撑产品、牺牲保护以及增大散热面积的作用。
CN 109207803A公开了一种散热翅片用铝合金带材及其制造方法，其按元素的质量百分数0.15-0.25％的Si、0.3-0.4％的Fe、0.01-0.05％的Cu、0.01-0.05的Mn、0.01-0.05％的Mg、0.005-0.01％的Zn、0.02-0.05％的Ti和余量的Al称取原料，铸造得到铝合金铸锭；铸锭加热保温；铸锭热轧；对热轧半成品进行冷轧轧制；进行校直和剪切。其制造方法解决了翅片铝合金带材在冷却系统中易开裂的问题。
CN 105333763A公开了一种铝合金散热器翅片材料，其包括总重量份数为100份的以下材料：硅0.5-0.8份，铁≤0.6份，铜≤0.1份，锰1.4-1.8份，镁≤0.03份，锌2.3-2.7份，锆0.05-0.2份，其余为铝和其它不可避免的杂质微量元素。其通过元素之间的协同配合，解决了铝合金散热器翅片材料存在的强度低、抗塌陷性能差的问题，减小了材料厚度。但该翅片材料的元素组成种类较多，对工艺精度要求较高，具有较高的生产成本。
CN 108359865A公开了一种散热器机械翅片材料及其制备方法。在所述机械翅片材料中，各元素的质量百分数为：Si≤0.3％，Fe≤0.4％，Cu为0.08-0.12％，Mn为0.08-0.15％，Mg为0.1-0.2％，Zn为0.8-1.3％，Ti为0.05-0.15％，Zr≤0.05％，Cr≤0.05％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。其通过元素控制，使散热器机械翅片材料的强度高、厚度薄、延伸率好，在与换热管胀接过程中不易出现开裂，有效提高了材料合格率，但其同样存在元素种类较多，对工艺精度要求更高的问题，难以实现生产升本的降低。
而且，Si、Mn是铝合金中常用的元素，主要起到固溶强化从而提高铝合金强度的作用。Fe在铝合金中，可以减少Si、Mn元素的固溶度，从而提高材料的电导率。因此，Al-Si-Fe-Mn合金体系为适用于作为制备铝制热交换器翅片铝合金的材料。但是，Fe和Mn元素都可以起到细化晶粒的作用，从而导致翅片抗塌陷性能差，在钎焊过程中导致产品变形甚至坍塌。
因此，需要针对Al-SI-Fe-Mn合金体系的铝合金材料进行改进，提供一种抗塌陷性能强、晶粒尺寸分布均匀、电导率高且抗拉强度较高的铸轧翅片及其制备方法与应用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种铸轧翅片及其制备方法与应用，所述铸轧翅片抗塌陷性能强、晶粒尺寸分布均匀、电导率高且抗拉强度较高，适用于铝制热交换器。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种铸轧翅片，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成包括0.75wt％≤Si≤1.0wt％，0.2wt％≤Fe≤0.78wt％，1wt％≤Mn≤1.82wt％，余量为Al以及不可避免的杂质；
所述铸轧翅片的固相线温度≥620℃；
所述铸轧翅片的成品状态为H14态。
本发明提供的铸轧翅片通过钎料层进行钎焊使用。
以质量百分数计，本发明所述铸轧翅片的元素组成中，Si为0.75-1.0wt％，例如可以是0.75wt％、0.85wt％、0.95wt％、1wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，进一步优选为0.8wt％≤Si≤1wt％。
铸轧翅片中的Si元素能够提高力学强度，当Si元素的含量不足0.75wt％时，所得铸轧翅片的力学性能下降；超过1.0wt％熔点过低，抗塌陷性能下降。
以质量百分数计，本发明所述铸轧翅片的元素组成中，Mn为1-1.82wt％，例如可以是1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％或1.82wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
铸轧翅片中的Mn元素能够提供力学强度，当Mn元素的含量不足1wt％时，所得铸轧翅片的力学性能下降；而当Mn元素的含量超过1.82wt％时，所得铸轧翅片的力学性能不再提升。
在如上Si、Mn含量范围内，Si元素的含量越高，则铸轧翅片的熔点越低；Mn元素的含量越高，则铸轧翅片的熔点越高；本发明在0.75wt％≤Si≤1wt％以及1wt％≤Mn≤1.82wt％的范围内对Si、Mn添加量进行调整，以使铸轧翅片的固相线温度≥620℃。
铝合金的抗塌陷性能与熔点以及晶粒尺寸相关。本发明控制铸轧翅片中0.75wt％≤Si≤1wt％且1wt％≤Mn≤1.82wt％，使铸轧翅片的固相线温度≥620℃，使铸轧翅片中低熔点的共晶组分在钎焊过程中难以扩散，减慢了扩散的速度，从而提高了所得铸轧翅片的抗塌陷性能。
优选地，所述铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸≥1000μm，例如可以是1000μm、1050μm、1100μm、1200μm、1300μm、1400μm或1500μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明所述铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸是指，其平均晶粒尺寸。
晶粒越小，则晶界数量越多，共晶组分扩散越快，这会导致晶界发生熔蚀，从而降低翅片的抗塌陷性能。本发明所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸≥1000μm，有效减少了晶界数量，减少了晶界处的熔蚀，从而提高了铸轧翅片的抗塌陷性能。
以质量百分数计，本发明所述铸轧翅片的元素组成中，Fe为0.2-0.78wt％，例如可以是0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％或0.78wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.2-0.7wt％。
铸轧翅片中的Fe元素能够减少Si、Mn元素的固溶度，提高材料的电导率。当Fe元素的含量不足0.2wt％时，所得铸轧翅片的电导率性能较低；而当Fe元素的含量超过0.78wt％时，会影响铸轧翅片中的晶粒尺寸，进而对抗塌陷性能产生不利影响。进一步的，Fe元素的添加会导致偏析现象，当Fe元素含量超过0.7wt％时，所得铸轧翅片的偏析程度加重，因此，所述铸轧翅片的元素组成中，Fe的优选含量为0.2-0.7wt％。
优选地，以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质总量≤0.15wt％，例如可以是0.01wt％、0.03wt％、0.05wt％、0.06wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.12wt％或0.15wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质中，单种杂质的含量≤0.05wt％，例如可以是0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％或0.05wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质中，Ti的含量≤0.02wt％，例如可以是0.01wt％、0.012wt％、0.015wt％、0.018wt％或0.02wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
偏析问题是铝合金常见的问题，偏析产生的根源在于合金体系中添加了合金元素Fe、Si、Mn、Cu、Mg、Zn、Ti、Zr元素等，在一定条件下合金元素的析出导致偏析现象。本发明提供的铸轧翅片中，Fe、Ti元素及其容易产生偏析，因此，本发明需要控制Ti的含量≤0.02wt％，Fe元素控制在≤0.7wt％，否则会导致严重的元素偏析现象。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述铸轧翅片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量熔炼原料，铸轧得到铝合金板胚；
(2)步骤(1)所得铝合金板胚依次经冷轧、退火与再冷轧，得到所述铸轧翅片；
步骤(2)所述再冷轧进行最后一道次冷轧前，进行再退火；所述最后一道次冷轧的压下量为30-50％。
本发明所述制备方法，通过对铝合金板胚依次经冷轧、退火与再冷轧，使所得铸轧翅片的焊后平均晶粒尺寸≥1000μm，例如可以是1000μm、1050μm、1100μm、1150μm、1200μm、1300μm、1400μm或1500μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述铸轧的速度≤700mm/min，例如可以是100mm/min、200mm/min、300mm/min、400mm/min、500mm/min、550mm/min、600mm/min、650mm/min或700mm/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为500-700mm/min。
本发明步骤(1)所述铸轧为连续铸轧，连续铸轧选择≥500mm/min的冷却速度，能够获得平均晶粒尺寸更大的铸轧翅片。铸轧过程中的速度影响所得铸轧翅片中的元素偏析，若铸轧速度超过700mm/min，则存在元素分布不均的缺陷。
优选地，步骤(1)所述铸轧采用三级分流铸嘴，铸轧区长度为55-65mm，例如可以是55mm、56mm、58mm、60mm、62mm、64mm或65mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述铸轧的循环冷却水进水温度≤20℃，进水压力为0.3-0.7MPa，例如可以是0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa或0.7MPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
发明人发现，将铸轧所用的循环冷却水控制在20℃以下，有利于改善偏析；进一步的，控制循环冷却水进水温度≤20℃的条件下，使循环冷却水的进水压力为0.3-0.7MPa，可以获得合适的冷却速度，以减少合金元素在冷却定型过程中产生的偏析。
本发明不对循环冷却水的控温方法做进一步限定，只要能够使其温度降低至20℃以下即可。示例性的，采用外加冷冻机对循环冷却水进行降温。
优选地，步骤(1)所述铝合金板胚的厚度为7-9mm，例如可以是7mm、7.5mm、8mm、8.5mm或9mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明控制铝合金板胚的厚度为7-9mm，减少了最终所得铸轧翅片的元素偏析情况。若铝合金板胚的厚度不足7mm，其表层元素扩散至中心区域的距离过短，容易产生中心元素偏析；若铝合金板胚的厚度超过9mm，则影响后续处理过程的温度均匀性，导致表层与中心层的温差过大，产生中心元素偏析的缺陷。
优选地，步骤(2)所述冷轧的终点为冷轧至厚度3-5mm，例如可以是3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述退火的温度为300-450℃，例如可以是300℃、320℃、350℃、360℃、400℃、420℃或450℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述退火的保温时间为1-3h，例如可以是1h、1.5h、2h、2.5h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述在冷轧的终点为冷轧至厚度0.05-0.1mm，例如可以是0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或0.1mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，再冷轧最后一道次冷轧的压下量为30-50％，例如可以是30％、35％、40％、45％或50％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述再退火的温度为300-450℃，例如可以是300℃、320℃、350℃、360℃、400℃、420℃或450℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述再退火的保温时间为1-3h，例如可以是1h、1.5h、2h、2.5h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明所述退火以及再退火，分别独立地为完全再结晶退火。
第三方面，本发明提供了一种铝制热交换器，所述铝制热交换器包括如第一方面所述的铸轧翅片。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供铸轧翅片的成品状态为H14态，其焊后的平均晶粒尺寸≥1000μm，具有优良的抗塌陷性能、电导率高且抗拉强度较高，适用于铝制热交换器；
(2)本发明采用特定的连续铸轧工艺控制，包括铸轧速度、冷却方式、铝合金板胚厚度，并对Ti、Fe元素进行特定的管控，减少了元素偏析的程度，获得综合性能优异的热交换器用翅片料。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种铸轧翅片，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成包括：1wt％的Si，0.7wt％的Fe，1.5wt％的Mn，余量为Al以及不可避免的杂质；
以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质≤0.15wt％，具体的，不可避免的杂质中，Ti的含量为0.02wt％；
测定固相线温度为626℃。
本实施例所述铸轧翅片的制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量熔炼原料，铸轧得到厚度为8mm的铝合金板胚；所述铸轧为连续铸轧，速度为600mm/min；铸轧采用三级分流铸嘴，铸轧区长度为60mm；循环冷却水温度为20℃，循环冷却水压力为0.5MPa；
(2)将所述铝合金板胚进行冷轧至厚度4mm；随后在400℃下进行退火，退火保温时间为2h；
(3)随后进行再冷轧至0.08mm时进行再退火，再退火温度为450℃，再退火保温时间为1h，再进行最后一个道次的冷轧至厚度为0.05mm。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为1086μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为39.2mm，无明显偏析现象；抗拉强度为132.1MPa；电导率为44.2％IACS。
实施例2
本实施例提供了一种铸轧翅片，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成包括：0.75wt％的Si，0.7wt％的Fe，1wt％的Mn，余量为Al以及不可避免的杂质；
以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质≤0.15wt％，具体的，不可避免的杂质中，Ti的含量为0.02wt％；
测定固相线温度为631℃。
本实施例所述铸轧翅片的制备方法与实施例1相同。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为1105μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为38.6mm，无明显偏析现象；抗拉强度为127.6MPa；电导率为45.4％IACS。
对比例1
本对比例提供了一种铸轧翅片，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成包括：1wt％的Si，0.7wt％的Fe，1wt％的Mn，余量为Al以及不可避免的杂质；
以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质≤0.15wt％，具体的，不可避免的杂质中，Ti的含量为0.02wt％；
测定固相线温度为618℃。
本对比例所述铸轧翅片的制备方法与实施例1相同。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为1117μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为46.4mm，无明显偏析现象；抗拉强度为130.2MPa；电导率为45.1％IACS。
实施例3
本实施例提供了一种铸轧翅片，除了制备该铸轧翅片时，循环冷却水的温度为30℃外，其余均与实施例1相同。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为1000μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为39.8mm；存在明显偏析现象，中心偏析线长118.2μm，最宽处为2.7μm；抗拉强度为132.8MPa；电导率为44.1％IACS。
实施例4
本实施例提供了一种铸轧翅片，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成包括：0.75wt％的Si，0.2wt％的Fe，1wt％的Mn，余量为Al以及不可避免的杂质；
以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质≤0.15wt％，具体的，不可避免的杂质中，Ti的含量0.01wt％；
测定固相线温度为628℃。
本实施例所述铸轧翅片的制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量熔炼原料，铸轧得到厚度为7mm的铝合金板胚；所述铸轧为连续铸轧，速度为450mm/min；铸轧采用三级分流铸嘴，铸轧区长度为65mm；循环冷却水温度为18℃，循环冷却水压力为0.3MPa；
(2)将所述铝合金板胚进行冷轧至厚度3mm；随后在300℃下进行退火，退火保温时间为3h；
(3)随后进行再冷轧至0.16mm时进行再退火，再退火温度为350℃，再退火保温时间为2h，再进行最后一个道次的冷轧至厚度为0.08mm。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为865μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为34.2mm，无明显偏析现象；抗拉强度为127.4MPa；电导率为43.0％IACS。
实施例5
本实施例提供了一种铸轧翅片，除了制备该铸轧翅片时，步骤(1)的铸轧速度为500mm/min外，其余均与实施例4相同。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为1069μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为30.5mm，无明显偏析现象；抗拉强度为127.9MPa；电导率为43.1％IACS。
实施例6
本实施例提供了一种铸轧翅片，除了制备该铸轧翅片时，步骤(1)的铸轧速度为800mm/min外，其余均与实施例4相同。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为1469μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为29.6mm；存在明显偏析现象，中心偏析线长119.4μm，最宽处为2.7μm；抗拉强度为127.7MPa；电导率为43.1％IACS。
实施例7
本实施例提供了一种铸轧翅片，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成包括：0.85wt％的Si，0.4wt％的Fe，1.82wt％的Mn，余量为Al以及不可避免的杂质；
以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质≤0.15wt％，具体的，不可避免的杂质中，Ti的含量为0.01wt％；
测定固相线温度为635℃。
本实施例所述铸轧翅片的制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量熔炼原料，铸轧得到厚度为9mm的铝合金板胚；所述铸轧为连续铸轧，速度为700mm/min；铸轧采用三级分流铸嘴，铸轧区长度为55mm；循环冷却水温度为15℃，循环冷却水压力为0.7MPa；
(2)将所述铝合金板胚进行冷轧至厚度5mm；随后在450℃下进行退火，退火保温时间为1h；
(3)随后进行再冷轧至0.143mm时进行再退火，再退火温度为300℃，再退火保温时间为3h，再进行最后一个道次的冷轧至厚度为0.1mm。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为1072μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为24.5mm；无明显偏析现象；抗拉强度为135.1MPa；电导率为43.4％IACS。
实施例8
本实施例提供了一种铸轧翅片，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成包括：0.85wt％的Si，0.4wt％的Fe，1.82wt％的Mn，余量为Al以及不可避免的杂质；
以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质≤0.15wt％，具体的，不可避免的杂质中，Ti的含量为0.03wt％；
测定固相线温度为635℃。
本实施例所述铸轧翅片的制备方法与实施例7相同。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为1121μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为25.1mm；存在明显偏析现象，中心偏析线长274.5μm，最宽处为4.1μm；抗拉强度为135.3MPa；电导率为43.5％IACS。
实施例9
本实施例提供了一种铸轧翅片，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成包括：0.85wt％的Si，0.9wt％的Fe，1.82wt％的Mn，余量为Al以及不可避免的杂质；
以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质≤0.15wt％，具体的，不可避免的杂质中，Ti的含量为0.01wt％；
测定固相线温度为639℃。
本实施例所述铸轧翅片的制备方法与实施例7相同。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为896μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为28.5mm；存在明显偏析现象，中心偏析线长158.6μm，最宽处为4.7μm；抗拉强度为136.2MPa；电导率为45.8％IACS。
实施例10
本实施例提供了一种铸轧翅片，除了制备该铸轧翅片时，步骤(1)铸轧得到厚度为10mm的铝合金板胚外，其余均与实施例7相同。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为1066μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为24.7mm；存在明显偏析现象，中心偏析线长98.3μm，最宽处为2.4μm；抗拉强度为135.7MPa；电导率为43.6％IACS。
实施例11
本实施例提供了一种铸轧翅片，除了制备该铸轧翅片时，步骤(1)铸轧得到厚度为6mm的铝合金板胚外，其余均与实施例7相同。
本实施例所得铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸为1069μm，铸轧翅片的成品状态为H14；其塌陷值为26.3mm；存在明显偏析现象，中心偏析线长134.2μm，最宽处为3.1μm；抗拉强度为138.4MPa；电导率为43.8％IACS。
性能表征
对实施例与对比例提供的铸轧翅片的固相线温度、抗塌陷性能、偏析情况进行测试，所得结果如表1所示。
固相线温度的测试按照GB/T 1425-2021《贵金属及其合金熔化温度范围的测定-热分析实验方法》进行，通过DSC差示扫描量热仪进行测量。
抗塌陷性能测试的方法为：将铸轧翅片切成110×15mm的薄片，然后设置其伸出端为60mm，测量伸出端的高度为H1；然后从室温以40℃/min的速率升温至603℃，并保温3min后，随空气冷却，测量此时伸出端的高度为H2，塌陷值H＝H1-H2。
应注意，在评价不同材料的抗塌陷性能优劣时，应在同等翅片厚度下进行，相同材料制备出的不同厚度翅片的抗塌陷性能存在明显区别；厚度越大，表征出来的塌陷值越小，因此，塌陷值是基于一定厚度的相对抗塌陷性能衡量值。
抗拉强度测试方法为：采用GB/T 228.1-2021《室温拉伸性能第1部分：试验方法》标准方法，通过Zwick万能试验机测定样品的抗拉强度。
电导率的测试方法为：采用GB/T 12966-2022《铝及铝合金电导率涡流测试方法》标准方法，通过Sigma电导率测试仪测定样品的电导率。
晶粒尺寸的测试方法：采用GB/T 6394-2017《金属平均晶粒度测定方法》标准方法，通过蔡司偏光显微镜测定样品的平均晶粒尺寸。
偏析程度的测试方法为：采用金相纤维镜测量偏析线的长度和宽度。
表1
关于塌陷问题：
Si、Mn含量影响所得铸轧翅片的固相线温度，由实施例1、实施例2与对比例1的比较可知，当固相线温度低于620℃时，铸轧翅片中的低熔点共晶组分在钎焊过程中扩散过快，表现为所得铸轧翅片的抗塌陷性能显著下降。
由实施例4和实施例5的比较可知，铸轧过程的铸轧速度影响晶粒尺寸，当铸轧速度低于500mm/min时，钎焊后晶粒尺寸低于1000μm，在同等厚度下，实施例4的塌陷值相比于实施例5增大了3.7mm，在同等厚度水平下过小的晶粒尺寸表现为抗塌性能的弱化。在实施例7和实施例9的比较中同样可以看出，由于大量的Fe元素的存在会导致晶粒细化，进而导致晶粒尺寸的下降，实施例9的晶粒尺寸为896μm，在同等厚度条件下，与实施例7相比，实施例9的塌陷值增加了4mm，同样表现为抗塌性能的明显弱化。
关于偏析问题：
偏析是由于合金元素的存在而导致的普遍问题，在工艺的调节中铸轧过程的控制以及铸轧板胚的厚度都会影响元素的偏析，进而导致偏析的恶化。
由实施例3与实施例1的比较可知，当铸轧过程中冷却水的温度过高时，容易诱发所得铸轧翅片中的元素偏析现象，因此，为了减少元素偏析，需要控制铸轧过程中，循环冷却水的进水温度≤20℃。
由实施例5和实施例6相比，若铸轧速度超过700mm/min，则存在元素分布不均匀的缺陷，导致元素偏析的产生，可见铸轧速度不能过高。
由实施例7与实施例10的比较可知，若铝合金板胚的厚度超过9mm，则影响后续处理过程中的温度均匀性，从而诱使元素偏析的产生。由实施例7与实施例11的比较可知，若若铝合金板胚的厚度不足7mm，则表层元素扩散至中心区域的距离过短，同样容易诱发中心元素偏析。
此外，实验中发现Fe、Ti元素表现为更加敏感的偏析问题。由实施例7与实施例8的比较可知，当铸轧翅片的元素组成中，Ti的含量>0.02wt％时，存在明显的偏析现象。而由实施例7与实施例9的比较可知，当铸轧翅片的元素组成中，Fe的含量>0.7wt％时，存在明显的偏析现象。因此，需要对铸轧翅片中的Fe、Ti含量进行严格控制。
综上所述，本发明提供铸轧翅片的成品状态为H14态，其具有优良的抗塌陷性能、电导率高且抗拉强度较高，适用于铝制热交换器；并进一步的减少了元素偏析的程度，使所得铸轧翅片具有优良的综合性能。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种铸轧翅片，其特征在于，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成由如下元素组成：0.75wt％≤Si≤1.0wt％，0.2wt％≤Fe≤0.7wt％，1wt％≤Mn≤1.82wt％，余量为Al以及不可避免的杂质；
所述铸轧翅片的固相线温度≥620℃；
所述铸轧翅片的成品状态为H14；
以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质中，Ti的含量≤0.02wt％；
所述铸轧翅片的钎焊后晶粒尺寸≥1000μm；
所述铸轧翅片采用如下制备方法制备得到：
(1)按配方量熔炼原料，连续铸轧得到铝合金板胚；
(2)步骤(1)所得铝合金板胚依次经冷轧、退火与再冷轧，得到所述铸轧翅片；
步骤(2)所述再冷轧进行最后一道次冷轧前，进行再退火；
所述铸轧翅片采用连续铸轧工艺控制，其中，铝合金板胚的厚度为7-9mm，连续铸轧的速度为500～700mm/min，连续铸轧的循环冷却水进水温度≤20℃，进水压力为0.3-0.7MPa。
2.根据权利要求1所述的铸轧翅片，其特征在于，以质量百分数计，所述铸轧翅片的元素组成中，0.2wt％≤Fe≤0.6wt％。
3.根据权利要求1所述的铸轧翅片，其特征在于，以铸轧翅片的元素组成为100wt％计，所述不可避免的杂质总量≤0.15wt％，单种杂质的含量≤0.05wt％。
4.一种权利要求1-3任一项所述铸轧翅片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量熔炼原料，连续铸轧得到铝合金板胚；所述连续铸轧的速度为500～700mm/min，所述连续铸轧的循环冷却水进水温度≤20℃，进水压力为0.3-0.7MPa，所述铝合金板胚的厚度为7-9mm；
(2)步骤(1)所得铝合金板胚依次经冷轧、退火与再冷轧，得到所述铸轧翅片；
步骤(2)所述再冷轧进行最后一道次冷轧前，进行再退火。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铸轧采用三级分流铸嘴，铸轧区长度为55-65mm。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述冷轧的终点为冷轧至厚度3-5mm。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述退火的温度为300-450℃；步骤(2)所述退火的保温时间为1-3h。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述再冷轧的终点为冷轧至厚度0.05-0.1mm。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述再冷轧的最后一道次冷轧的压下量为30-50％。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述再退火的温度为300-450℃，所述再退火的保温时间为1-3h。
11.一种铝制热交换器，其特征在于，所述铝制热交换器包括如权利要求1-3任一项所述的铸轧翅片。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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