Cu元素对8011合金铝箔耐烘烤性能的影响

张莉

摘要：本文通过拉伸试验、针孔检查、金相试验、耐烘烤性能等测试研究了Cu元素对8011合金铝箔耐烘烤性能的影响。结果表明：275℃/75s的烘烤实验后，在一定范围内，随着8011合金中微量Cu元素含量的增加，8011合金的高温稳定性得到改善。

关键词：8011合金；Cu元素；耐烘烤性

1 试验

1.1试验材料

试验材料选用8011合金铸轧坯料，坯料为7.4mm*1140规格，三种8011合金（8011-1，8011-2，8011-3）的Cu含量不同，其他元素成分差异不大，铸轧坯料的成分（质量分数）如表1所示。

1.2试验方案

该铝箔生产工艺流程为：熔炼-铸轧-冷轧-中间退火-切边-箔轧-分切—包装。

三种8011合金铝箔除了Cu含量的区别外，其余各生产工序均按相同的工艺参数进行生产。分别将取得的成品铝箔进行性能检测、烘烤试验性能检测。另外分别取样进行180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃退火3h的退火试验。

铝箔的针孔、达因值测试根据GB3198-2010的规定进行检测。将取得的三种合金成品样片放于同一台马弗炉进行烘烤试验。根据客户的实际使用要求，耐烘烤试验的温度设定为275℃，烘烤的时间为75s。

拉伸试样按照GB3198-2010标准执行，标距为100mm，试样长轴平行于轧制方向。拉伸试样在KDⅡ-1型电子万能试验机进行检测。

2 试验结果与分析

三种合金的组织均匀、无偏析等内在组织缺陷，三种合金的晶粒大小相差不大，晶粒尺寸在150μm左右，满足铝箔基材冷轧工艺和退火工艺的要求。

为了研究Cu含量对铝箔性能与耐烘烤性的影响，对Cu含量不同的三种8011合金铝箔成品进行了成品力学性能与烘烤试验性能检测。这三种8011合金均经过相同的冷轧道次、中间退火、箔轧道次，得到了相同厚度的成品铝箔。烘烤试验性能随着Cu含量的增加，合金的抗拉强度呈增加趋势。经过烘烤实验之后，含Cu量较高的8011-3合金的抗拉强度降低了24.1%，8011-2合金的抗拉强度降低了30.9%，8011-1合金的抗拉强度降低了33.3%。可以看出，随着Cu含量的增加，合金经过烘烤后性能稳定性呈增加趋势。

在烘烤实验中，由于铝箔的耐烘烤性能与合金的再结晶行为密切相关，所以为了对比研究三种8011合金的再结晶行为，分别将三种8011合金成品在马弗炉进行180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃退火3h，得到三种合金的抗拉强度和延伸率的变化如图2和图3所示。

结果显示，在相同的退火温度和时间内，8011-3合金的退火稳定性要高于8011-2与8011-1合金，8011-3合金发生再结晶软化程度要小。

另外，我们也对三种8011合金进行了达因值测试和针孔测试，测试结果如表2所示；从表中可以看出，三种合金的达因值和针孔数都达到标准。

对于8011合金来说，在一定范围内，随着微量合金元素Cu含量的增加，固溶强化效果越大，所以8011-3合金成品的强度高于8011-2与8011-1合金。

Cu在铝合金中可以通过固溶析出形成少量的CuA12化合物。CuA12化合物呈不规则圆滑外形，骨骼状间断分布于晶界，對后续铝箔加工变形过程起到位错钉扎作用；其原因在于Cu在Al中主要以固溶形态存在，它们易于集聚在位错周围形成柯氏气团，减小了晶格畸变，降低了溶质原子与位错的弹性交互作用，使位错处于较稳定的状态，减少了可动位错数目，阻碍位错的重新组合，阻碍再结晶形核及晶核长大，由此来提高铝箔成品的合金强度和再结晶温度。其次，微量的Cu元素也可能形成第二相，它们会阻碍再结晶晶核界面迁移，阻碍再结晶晶粒的长大。总之，在一定范围内，提高微量合金元素Cu含量，可以提高合金的再结晶温度，改善合金的耐热稳定性。由此看出微合金化是改善合金的耐热性能的重要途径之一。

3结论

1） 提高Cu含量之后的8011-3合金与8011-2合金在成品力学性能与表面达因、针孔个数等指标均能够满足客户的使用要求。

2） 随着Cu含量的提高，8011合金的抗拉强度逐渐提高；同时，合金的再结晶温度也逐渐提高。

3） 经过240℃/75S的烘烤实验之后，含Cu量较高的8011-3合金的抗拉强度降低了24.1%，8011-2合金的抗拉强度降低了30.9%；8011-1合金的抗拉强度降低了33.3%。8011-3合金的性能变化较8011-2与8011-1小。增加Cu含量，有助于提高成品铝箔的耐烘烤性能。

（作者单位：江苏鼎胜新能源材料股份有限公司）