姚 勇，林順巖，田 士

（西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 九龍坡 401326）

0 前 言

鋁合金復(fù)合釬焊帶材具有優(yōu)良的抗腐蝕性能、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，被廣泛應(yīng)用于各種熱交換器中，如汽車水箱散熱器等。但自上世紀(jì)九十年代中期以來，我國主要是依賴進(jìn)口，國產(chǎn)化率很低，而且產(chǎn)品質(zhì)量較差。因此，研究開發(fā)汽車水箱散熱器焊管用鋁合金復(fù)合釬焊帶生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量替代進(jìn)口，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展前景[1～5]。

鋁合金復(fù)合釬焊帶一般都是由Al-Mn系芯材（一般為3003鋁合金）、Al-Si系釬焊層（一般為4343鋁合金）和Al-Zn系水側(cè)層（一般為7072鋁合金）構(gòu)成。釬焊帶材的橫截面如圖1所示。

圖1 釬焊帶材截面示意圖

高溫抗下垂性能是衡量釬焊帶質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。一般來說，相對較大的晶粒具有較好的高溫抗下垂性能，而熱處理工藝對于晶粒組織有很大影響，因此，研究不同的熱處理工藝對釬焊帶材組織和性能的影響，可為工業(yè)生產(chǎn)制定合適的工藝提供參考。

1 試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)選取由4343鋁合金、3003鋁合金和7072鋁合金熱軋復(fù)合而成的釬焊帶材。釬焊帶材三種鋁合金成分均符合GB3190化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)，帶材厚度約0.38mm，其冷軋變形總加工率約90%。

釬焊帶材的加工工藝為：熔鑄→均勻化→銑面→加熱→一次熱軋→剪切→蝕洗包鋁→二次熱軋（復(fù)合）→熱精軋→冷軋至預(yù)留厚度→中間退火→冷軋至成品厚度→精整→分切→成品檢測→包裝。

選取3003鋁合金鑄錠（芯材）未均勻化和520℃均勻化的兩種釬焊帶材進(jìn)行對比試驗(yàn)，其它加工工藝相同，研究中間退火對合金組織和性能的影響。

中間退火試驗(yàn)選取不同的退火溫度：370℃，375℃，390℃，400℃，410℃，420℃，500℃，520℃，530℃和540℃；不同的退火保溫時(shí)間：5min、30min、2h和3h。中間退火后對釬焊帶材進(jìn)行顯微組織和力學(xué)性能檢測。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

釬焊帶材冷軋后中間退火熱處理的目的，一是消除合金材料的變形抗力，增加材料塑性以利于后續(xù)加工；二是控制合金的晶粒尺寸和均勻分布，以獲得較好的高溫抗下垂性能和穩(wěn)定的力學(xué)性能。釬焊帶材需經(jīng)過600℃左右的高溫方可進(jìn)行釬焊，為防止合金釬焊后力學(xué)性能大幅下降，保證合金在釬焊后具有一定的強(qiáng)度，必須控制合金的組織形態(tài)。相對來說，具有較大的、一定尺寸的晶粒組織，其高溫抗下垂性能較好，但并不是單純讓晶粒長大，同時(shí)應(yīng)兼顧合金高頻焊接使用性能，防止包覆層合金元素向芯材過量擴(kuò)散[5]。因此，應(yīng)根據(jù)合金（主要是約占80%的芯材3003鋁合金）的特性，選擇合理的中間退火工藝控制合金的組織。

2.1 釬焊帶中間退火后高倍組織

圖2 釬焊帶材不同退火溫度和保溫時(shí)間的偏光顯微組織

圖3 釬焊帶材380℃/3h退火和冷軋后的偏光顯微組織比較

圖2為釬焊帶材（合金芯材3003鋁合金沒有均勻化處理）不同中間退火制度下的偏光組織。圖2的結(jié)果表明，中間退火溫度為370℃時(shí)，材料組織仍為明顯的纖維組織，未見再結(jié)晶。中間退火溫度升高至375℃時(shí)，已經(jīng)發(fā)生完全再結(jié)晶，但晶粒等軸性不強(qiáng)，可能與退火時(shí)間較長，晶粒沿原始變形方向優(yōu)先較大有關(guān)。中間退火溫度為390～420℃，均保溫5min時(shí)，組織均已發(fā)生完全再結(jié)晶，晶粒尺寸較小。中間退火溫度為500～540℃、均保溫5min時(shí)，組織均已發(fā)生完全再結(jié)晶，晶粒尺寸較390～420℃時(shí)明顯減小，且晶粒組織較均勻，500～540℃溫度范圍內(nèi)晶粒尺寸基本一致，可能與該溫度范圍內(nèi)短時(shí)退火時(shí)彌散化合物固溶及析出程度無大的變動有關(guān)。500℃下退火、保溫5min和30min時(shí)，晶粒尺寸無明顯改變，保溫3h后，晶粒已經(jīng)明顯長大，且組織均勻性較差。

圖3為合金芯材3003鋁合金均勻化和非均勻化后的釬焊帶材在380℃/3h退火和冷軋后的顯微組織比較。圖3的結(jié)果表明，釬焊帶材的芯材3003鋁合金鑄錠是否均勻化熱處理，對合金晶粒形貌有較大的影響，這與均勻化處理改善Mn元素的偏析和促進(jìn)其彌散析出有關(guān)。3003鋁合金均勻化熱處理后，采用低溫長時(shí)間再結(jié)晶退火，合金晶粒較小，且相對均勻，同高溫快速退火處理時(shí)晶粒組織基本相當(dāng)。芯材3003鋁合金鑄錠均勻化熱處理，有利于更好地控制釬焊帶材的晶粒組織。

3003鋁合金再結(jié)晶退火，除與合金元素Mn的偏析有關(guān)外，還有不同于其它合金的特性。試驗(yàn)表明，3003鋁合金在沒有進(jìn)行均勻化熱處理時(shí)，合金冷軋加工率在臨界變形量以上，采用高溫快速加熱退火，同常規(guī)再結(jié)晶退火（較低的再結(jié)晶退火溫度下）相比，其合金晶粒反而細(xì)小。這與再結(jié)晶晶粒尺寸隨著退火溫度升高而增大的傳統(tǒng)再結(jié)晶規(guī)律相反。其機(jī)理有兩種解釋：一是第二相的析出抑制再結(jié)晶理論，二是顆粒促進(jìn)形核理論（PSN）。前一種理論認(rèn)為，高溫退火時(shí)再結(jié)晶發(fā)生在含Mn粒子析出之前，再結(jié)晶抑制析出，因此可獲得較為細(xì)小、均勻的再結(jié)晶晶粒；后一種理論認(rèn)為，高溫退火時(shí)形成了更多的再結(jié)晶核心，從而得到了更細(xì)小的再結(jié)晶晶粒[6、7]。

2.2 中間退火和冷軋后力學(xué)性能

表1示出了釬焊帶材380℃/3h退火時(shí)和冷軋后的力學(xué)性能比較。

表1 釬焊帶材380℃/3h退火時(shí)和冷軋后力學(xué)性能比較

表1的結(jié)果表明，釬焊帶芯材3003鋁合金鑄錠均勻化熱處理對合金帶材的力學(xué)性能有一定的影響。在相同的加工工藝條件下，均勻化退火處理后合金帶材的屈強(qiáng)比更高（H14狀態(tài)），再結(jié)晶退火后的塑性更好。結(jié)合圖3的試驗(yàn)結(jié)果，可以認(rèn)為，對釬焊帶芯材3003鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化熱處理，更有利于控制合金的組織和力學(xué)性能的穩(wěn)定性。

3 結(jié) 論

（1）釬焊帶材冷軋變形量約90%時(shí)，再結(jié)晶開始溫度為375℃。

（2）在釬焊帶芯材3003鋁合金鑄錠沒有均勻化處理時(shí)，采用低溫再結(jié)晶退火處理后，合金的晶粒較大且大小不一；高溫快速退火處理后，其合金晶粒相對細(xì)小、均勻。

（3）熱軋復(fù)合前對釬焊帶芯材3003鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化熱處理，可獲得均勻的合金組織和穩(wěn)定的力學(xué)性能。

[1]黃光杰，段成銀.加工工藝對釬焊箔材抗下垂性能的影響[J].材料導(dǎo)報(bào)，2007, 21(5A):414-415

[2]甘衛(wèi)平，韋家弘，肖亞慶，等.三層復(fù)合鋁合金帶材熱軋復(fù)合包覆率的計(jì)算[J].中國有色金屬學(xué)報(bào)，1998,8（2）：206-208

[3]彭志輝，甘衛(wèi)平，羅春輝.高頻釬焊鋁管用硬釬焊帶的研制[J].中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，27(4)：447-451

[4]彭志輝，羅春輝，甘衛(wèi)平.加工工藝對汽車熱交換器復(fù)合鋁合金釬焊帶抗下垂性能的影響[J].中南礦冶學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，25(3):333-337

[5]彭志輝，甘衛(wèi)平，龐欣，等.熱處理工藝對鋁合金復(fù)合硬釬焊板力學(xué)性能的影響[J].金屬熱處理，2000,5:22-24

[6]張新明，吳文祥，蹇雄，等.退火過程中AA3003鋁合金的析出行為[J].中國有色金屬學(xué)報(bào)，2005，15(5):675-679

[7]劉建文，涂益友，孫玉琴.析出相對3003鋁箔再結(jié)晶組織的影響[J].材料導(dǎo)報(bào)，2009，29（11）:1067-1069