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4343/3003/4343三层铝合金复合箔材是应用最广泛的铝热传输材料,是制备汽车发动机散热器、空调冷凝器、中冷器等热交换器的基础材料。外层的4343亚共晶铝硅合金是连接流体管道和散热翅片的钎焊材料,而内层的3003铝锰合金是散热翅片的承力部件。汽车的轻量化促使复合铝箔进一步的减重变薄,但是,现有的复合铝箔减薄到0.06-0.08mm后,钎焊时容易发生热交换器软化塌陷现象,因此,本文将围绕复合铝箔的塌陷机理、可低温钎焊的皮材和高抗塌陷的芯材而展开研究工作,为研发出更薄的复合铝箔奠定材料基础。 首先,采用电解抛光将工业冷轧4343/3003/4343复合铝箔的芯材3003合金分离出来,对比研究复合铝箔及芯材铝箔在退火过程中的硬度、微观组织和硅扩散规律,重点研究分析微观组织结构和硅扩散对铝箔抗塌陷性能的影响机理。研究结果表明,随着退火温度的升高,复合铝箔及芯材铝箔的硬度先迅速降低再趋于平稳,而两种铝箔均在380℃退火1h后获得最佳的抗塌陷性能。380℃退火后,复合铝箔的皮材组织为细小的等轴再结晶晶粒,芯材由沿RD方向的粗大、长条状的再结晶晶粒组成,皮材中仅有少量Si元素向芯材扩散。在高温440℃及550℃退火后,复合铝箔的抗塌陷性能迅速恶化。其中皮材中晶粒长大,导致皮材与芯材的界面变模糊;芯材中的再结晶晶粒逐渐细化;皮材中有大量 Si元素向芯材扩散。与微观组织相比,Si扩散是影响复合铝箔高温抗塌陷性能的主因。 然后,通过添加0-1.0%的Cu或Sn元素来降低皮材4343合金的熔点,对不同合金成分的金属铸锭进行热挤压,研究相同挤压条件下合金的挤压成形性能、微观组织、力学性能、耐腐蚀性能和可钎焊温度的演变规律;并尝试优化出可低温钎焊的皮材。研究结果表明,随Cu或Sn元素含量的增加,合金的固相线、液相线温度逐渐降低;铸态合金中含Cu的第二相或Sn颗粒逐渐增多;热挤压后含Cu第二相趋于溶解,而Sn促进含Si、Fe第二相溶解;合金室温抗拉强度逐渐升高,但延伸率略有降低。添加1.0%的Cu或Sn元素可使4343合金的钎焊温度成功降低15-20℃。 最后,基于现有芯材3003的合金成分,通过改变各主合金元素的含量,并添加 Zn、Re等元素,用正交分析法来研究不同元素对3003合金的微观组织、力学性能、耐腐蚀性能及高温抗塌陷性能等综合性能的影响规律,并尝试优化出综合性能更佳的芯材合金。研究结果表明,Cu和Si元素对3003合金的抗拉强度的影响最大,而Mn、Zn、RE元素的影响较小;Si元素对抗塌陷性能的影响最大,Mn、Cu、Zn元素次之,而RE的影响力最小。抗塌陷性能随着Si和Cu含量的增大而降低,随着 Mn含量的增大而增大。高抗塌陷合金(Cu0.5%,Zn2.5%,Si0.8%,Mn1.2%,RE0%)使3003合金的抗拉强度从138.52MPa提高到了183.64MPa,延伸率从17.3%提高到了19.2%;抗塌陷性能提高了130%。