Al-Mn-Cu覆钎料铝箔的组织演化与腐蚀性能研究

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当前以3XXX系Al-Mn合金为芯材,两侧分别复合4XXX系Al-Si合金,7XXX系Al-Zn合金的覆钎料铝箔材料,被广泛的应用于汽车热交换器领域,占据了铝制散热器市场的主导地位。在覆钎料铝箔材料生产中,面对规格繁多,合金成分各不相同的产品,如何制定合适热处理工艺以达到良好的加工性能和钎焊性能一直是产品生产的核心问题。同时,在汽车轻量化的趋势下,如何在材料不断减薄的同时保持材料的抗腐蚀性能也是面临的切实挑战。本论文采用氮气保护炉对三种商用覆钎料铝箔进行热处理,研究了厚度,升温速率,芯材Si含量对于250℃到550℃不同退火温度下材料再结晶组织的影响;并采用OY测试法对钎焊后的三种覆钎料铝箔进行腐蚀试验,研究了厚度,钎焊工艺,合金搭配对材料抗内腐蚀性能的影响。研究得到如下主要结论:1.变形量增大,再结晶初始温度会发生降低,但当变形水平到达一定程度后,再结晶开始温度不再发生降低。存在一个临界的回复/再结晶升温速率,在该升温速率下再结晶初始温度最低。芯材Si含量较高的覆钎料铝箔,大量Al Mn Si颗粒相析出,降低了芯材Mn的过饱和固溶度,再结晶温度也随之降低,晶粒尺寸下降。2.材料的内腐蚀机理为含离子的腐蚀溶液所引起的电化学腐蚀,材料的腐蚀过程和溶液中的离子浓度以及与溶液所接触的区域间电位差相关。在防水层总量和钎焊后元素扩散情况的影响下,材料的厚度和材料抗内腐蚀性能线性相关。在材料内侧采用防水层设计,芯材选用Si含量较低的3系铝合金可以提高材料的抗内腐蚀性能。缩短钎焊过程中在600℃以上温度段的保温时间可以提高覆钎料铝箔钎焊后的抗内腐蚀性能,但影响范围有限。覆钎料铝箔材料可以从0.2mm左右继续尝试减薄,但减薄至0.1mm会出现较大风险。3.影响材料抗内腐蚀性能的元素中,Zn元素是影响腐蚀性能最大同时也是扩散梯度最大的元素。采用扩散理论仿真计算的方式和实际材料的扩散曲线拟合较好,可以有效又相对简单的对材料在钎焊过程中的Zn元素扩散以及后续性能进行预估,对覆钎料铝箔的设计以及合金优化提供了有价值的指导。
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