摘要：本文通过拉伸试验、针孔检查、金相试验、耐烘烤性能测试研究了Cu合金化对8011合金药用铝箔耐烘烤性能的影响。结果表明：在275℃75s的烘烤实验后，含铜量为0.063%的8011-B合金的抗拉强度降低了23%，而含铜量为0.036%的8011-A合金的抗拉强度降低了28.3%。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，达到了高档药用铝箔的技术要求．完全满足用户的使用要求。
关键词：8011合金；啤酒标用铝箔；中间退火；
1、材料成分与实验方法
1.1、材料成分
实验材料选用8011合金铸轧坯料，坯料规格为7.4mm*1140，两种8011合金（8011A,8011B）的含铜量不同，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。
表1 两种8011合金化学成分表(wt%）
1.2、熔炼和铸轧
熔炼过程中采用旋转吹气法进行在线除气，保证熔体中氢含量在0.12mL/kg以下；采用双级板式过滤方式对熔体进行净化处理，并采用电磁搅拌技术进行搅拌，确保成分均匀；铸轧时控制合适的铸轧区范围，严格控制铸轧速度上限，铸轧过程中添加Al-Ti-B变质剂，确保获得均匀细小的晶粒组织，两种8011合金的铸轧板的金相组织如图1所示，从图中可以看出两种合金的组织均匀、无偏析等内在组织缺陷，两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。
图3 8011-B合金在箔轧过程中不同厚度时的抗拉强度
1.3、冷轧、中间退火、箔轧
本实验的工艺流程：熔炼-铸轧-冷轧-中间退火-切边-箔轧-分切-检验包装。两种8011合金的冷轧、箔轧道次与中间退火制度相同。
冷轧道次：7.4-5.4-3.8-2.6-1.8-1.28-中间退火-0.8-0.52-0.35
箔轧道次：0.35-0.17-0.08-0.038-双合-0.02
冷轧过程在四重不可逆冷轧机上进行，箔轧过程在带有AFC系统的箔轧机上进行，中间退火在20t电热式箱式退火炉中进行。
1.4、测试方法
铝箔的力学性能、针孔、刷水实验、达因值测试根据GB3198-2010的规定进行检测，其中力学性能在WDW-10型电子万能试验机进行检测，测试试样的规格为15mm，标距为100mm，测试试样的板形要求平整无翘曲，测试的拉伸速度为5.0mm/min，每个测定值取3个试样的平均值。采用LB-800金相显微镜对铸轧坯料的金相组织和偏光照片进行测试分析。药箔的耐烘烤性能在马弗炉进行测试，根据客户的实际使用要求，耐烘烤试验的温度和时间为275℃75s。
2、实验结果与分析
2.1、药用铝箔冷轧、箔轧过程中的力学性能
两种8011合金经过相同的冷轧道次、中间退火、箔轧道次，得到厚度为0.02mm的成品铝箔的性能如图4所示，从图中
可以看出，8011-B的抗拉强度比8011-A合金高16MPa，8011-B的延伸率比8011-A低0.5%。对于8011合金成分较纯的合金来说，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-B合金成品的强度高于8011-A合金。对于两种8011合金进行达因值测试、刷水实验和针孔测试，测试结果如表2所示，从表中可以看出，两种合金的达因值、刷水结果和针孔数都符合PTP药箔的客户使用要求。
图7 两种8011合金的延伸率随退火温度的变化（退火时间为3h）
2.2、Cu含量对8011合金耐烘烤性能的影响
药箔产品在客户的加工流程为：开卷—涂胶—烘烤—卷取—剪切，药箔烘烤后会变软出现折皱现象，无法与PVC复合制作，所以客户对药箔成品的耐烘烤性能提出更高的要求。针对客户的烘烤采用的工艺参数，对两种8011合金在马弗炉进行240℃75S的烘烤实验，然后进行性能测试，结果如图5所示。从图中可以看出，经过烘烤实验之后，相比于烘烤之前，含Cu量较高的8011-B合金的抗拉强度降低了23%，8011-A合金的抗拉强度降低了28.3%，并且烘烤实验之前8011-B合金成品的抗拉强度大于8011-A合金，所以随着Cu含量的增加，8011合金的耐烘烤性能得到明显提高，满足客户的使用要求。
在烘烤实验中，8011合金发生再结晶软化过程，所以药箔的耐烘烤性能与合金的再结晶行为密切相关。为了对比研究两种8011合金的再结晶行为，分别将两种8011合金成品在马弗炉进行180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃退火3h，得到两种合金的抗拉强度和延伸率的变化如图6和图7所示。从图中可以看出，在相同的退火温度和时间内，8011-B合金的退火稳定性要高于8011-A合金，8011-B合金发生再结晶软化程度要小。在固溶体的范围内，加入的微量合金元素可以急剧提高合金的再结晶温度，其原因在于它们易于集聚在位错周围形成柯垂尔气团，阻碍位错的重新组合，因而阻碍再结晶形核及晶核长大。微量的合金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，提高其耐热烘烤性能，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)经过240℃75S的烘烤实验之后，相比于烘烤之前，含Cu量较高的8011-B合金的抗拉强度降低了23%，8011-A合金的抗拉强度降低了28.3%；
2)在一定范围内，提高微量Cu元素的含量，可以改善8011合金的耐热性能，提高8011合金的耐热性能。
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论文作者:谢捷灵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/17
标签：合金论文; 两种论文; 抗拉强度论文; 铝箔论文; 性能论文; 结晶论文; 金相论文; 《基层建设》2018年第29期论文;