Фольга или полосы из сплава aifesi

009227 Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к фольге или полосам толщиной менее 200 мкм, преимущественно толщиной 50 мкм, из алюминиево-железокремниевого сплава в основном без содержания марганца и к способу изготовления такой фольги или полос. Эти полосы могут быть получены обычной полунепрерывной отливкой пластин или их непрерывной разливкой, например, на ленточной установке или на валковом кристаллизаторе. Предшествующий уровень техники Тенденция на рынке фольги из алюминиевого сплава состоит в постоянном снижении их толщины при использовании по определнному назначению при сохранении высоких механических свойств и хорошей деформируемости. Часто для фольги применяют сплавы с очень низким содержанием марганца,как это имеет место, например, в сплаве 8111 с составом, мас.%, зарегистрированным в Ассоциации по алюминию: Si - 0,30-1,1; Fe - 0,40-1,0; Cu 0,10; Mn 0,10. Отсутствие марганца упрощает рекристаллизацию при конечном отжиге, однако при толщинах менее 100 мкм прочность на разрыв Rm остатся недостаточной. Следовательно, для удовлетворения рыночного спроса необходимо создать новые сплавы и/или оптимизировать процессы обработки. Для повышения механической прочности обычно добавляют марганец, как это имеет место, например, в сплаве 8006, в состав которого, зарегистрированный Ассоциацией по алюминию, входят, мас.%:Si 0,40; Fe - 1,2-2,0 ; Cu 0,30 ; Mn - 0,30-1,0; Mg 0,10. Добавка марганца способствует повышению тврдости материала. Как описано в патенте US 6517646 на имя заявителя, механические свойства, получаемые в сплаве с составом: Si - 0,23%, Fe 1,26%, Cu - 0,017%, Mn - 0,37%, Mg - 0,0032%, Ti - 0,008%, в сочетании с оптимальным процессом обработки позволяют получить значение Rm = 103 МПа при толщине 6,6 мкм. Также можно улучшить механические свойства добавкой небольшого количества марганца в сплавы серии 8000, содержащие железо. В заявке на патент WO 02/64848 (Alcan International) описано получение тонких полос непрерывной разливкой сплава AlFeSi с содержанием 1,2-1,7% Fe и 0,35-0,8% Si. Добавкой марганца в количестве 0,07-0,20% в сплав достигают высокой механической прочности. Такая добавка марганца считается необходимой для получения зрен малого размера после конечного отжига. Следовательно, марганец является элементом, позволяющим улучшить механические свойства сплавов 8000. Однако марганец в виде тврдого раствора или тонкого осадка способен блокировать или замедлять рекристаллизацию при конечном отжиге. Поэтому необходимо тщательно контролировать выделение содержащих марганец фаз на каждом этапе технологического процесса, что часто оказывается сложным. Любое отклонение от процесса обработки ведт к немаловажным последствиям, влияющим на эффективность конечного отжига. Поэтому очень важно разработать сплав без содержания марганца, но,тем не менее, обладающий высокими механическими свойствами. В патенте US 5503689 (Reynolds Metals) описан способ получения тонкой полосы из сплава с содержанием 0,30-1,0% Si, 0,40-1,0% Fe, менее 0,25% Cu и менее 0,1% Mn способом непрерывной разливки и холодной прокаткой без промежуточного отжига. Предпочтительное содержание железа и кремния составляет 0,6-0,75%. В патенте US 5725695 (Reynolds Metals) описан технологический процесс для той же композиции с промежуточным отжигом при 400-440 С (750-825F) и конечным рекристаллизационным отжигом при 288 С (550F). Соотношение между содержанием Si и Fe равно или более 1. В примерах полученная максимальная прочность на разрыв составляет 90 МПа (13,13 ksi) (ksi - тысяч футов на кв. дюйм), максимальный предел упругости - 39,1 МПа (5,68 ksi) и относительное удлинение - 11,37% при толщине 46 мкм (0,00185'). Однако для некоторых областей применения такие механические свойства являются недостаточными. Для полученных непрерывной разливкой сплавов часто требуется проводить высокотемпературную термообработку с целью снижения вредного влияния ликвации ресорбцией скоплений выделившихся частиц и гомогенизацией структуры по толщине. Влияние гомогенизации при температуре 600 С на сплав 8011 (с составом: 0,71% Fe, 0,77% Si, 0,038% Cu, 0,006% Mn, 98,45% Al), получаемый разливкой в валковом кристаллизаторе, описано в статье Y. Birol "Centerline Segregation in a Twin-Roll Cast AA8011Alloy", "Aluminium",74, 1998 г., с. 318-321. При этом происходит модификация выделившихся фаз и снижается неоднородность. Уменьшение осевой ликвации позволяет впоследствии ограничить пористость очень тонкой фольги и улучшить деформируемость. По экономическим причинам целесообразно ограничить температуру термообработки. В сплаве 8111 с составом: 0,7% Fe, 0,7% Si, Mn 0,02, Zn 0,02%, Cu 0,02% отмечено начало фазового превращения и полной рекристаллизации при температуре 460 С, даже если для более полного превращения требуется отжиг при 550-580 С (см. М. Slamova и др. "Response of AA8006 and AA8111 Strip-Cast Rolled Alloys to High Temperature Annealing", ICAA-6, 1998 г.). Следовательно, низкотемпературная гомогенизация может применяться для сплавов, не содержащих марганец. Однако при обработке после гомогенизации для получения малых толщин принято применять промежуточный отжиг для смягчения металла. Для сплавов с содержанием марганца контролируемый про-1 009227 межуточный отжиг, как правило, требует высокотемпературной термообработки (при температуре свыше 400 С) в целях обеспечения рекристаллизации. Для сплавов типа 8000 без содержания марганца можно применять термообработку при более низкой температуре, чем для сплавов типа 8006. В заявке на патент WO 99/23269 (Nippon Light Metal and Alcan International) описан способ, который применим для сплавов AlFeSi с содержанием 0,2-1,0% Si и 0,3-1,2% Fe при соотношении Si/Fe от 0,4 до 1,2. Для этого сплава промежуточный отжиг проводят в два этапа, на первом этапе при температуре 350450 С и на втором при температуре 200-330 С. Назначение этого способа состоит в снижении поверхностных дефектов фольги. Механические свойства не указаны. Целью изобретения является получение тонкой фольги или полос из сплава AlFeSi без добавки марганца, обладающих высокой механической прочностью при сохранении хорошей деформируемости, с помощью наиболее экономичной промышленной технологии. Сущность изобретения Объектом изобретения является тонкий лист толщиной от 6 до 200 мкм, предпочтительно от 6 до 50 мкм, из сплава с содержанием, мас.%: Si - 1,0-1,5; Fe - 1,0-1,5; Cu 0,2; Mn 0,1, остальные элементы в сумме 0,15, каждый из которых 0,05, остальное - Al, предпочтительно при условии, что Si/Fe0,95,при этом прочность на разрыв в отожжнном состоянии составляет Rm110 МПа при толщине 9 мкм и 100 МПа при толщине 6-9 мкм. Предел упругости R0,2 тонкой фольги (замеренный на вырезанных образцах) составляет преимущественно более 70 МПа. В зависимости от толщины фольги удлинение при разрыве превышает следующие величины: Предпочтительно, чтобы сплав содержал кремний в количестве 1,1-1,3% и железо в количестве 1,01,2%. Объектом изобретения является также способ получения тонких полос толщиной менее 200 мкм из сплава AlFeSi с составом, мас.%: Si - 1,0-1,5; Fe - 1,0-1,5; Cu 0,2; Mn 0,1; остальные элементы в сумме 0,15, из которых каждый элемент 0,05, остальное - Al, предпочтительно при условии, что Si/Fe0,95,включающий в себя изготовление начальной полосы либо полунепрерывной вертикальной отливкой пластины с последующей горячей прокаткой, либо непрерывной разливкой при необходимости с последующей горячей прокаткой, при этом начальную полосу подвергают холодной прокатке до конечной толщины при необходимости с промежуточным отжигом в течение 2-20 ч при температуре 250-350 С,предпочтительно 280-340 С, и конечному отжигу при температуре 200-370 С. Фольгу или полосы согласно изобретению изготавливают из сплавов AlFeSi 8000, которые практически не содержат марганца или содержат его в количестве, как правило, менее 0,1%. Содержание железа и кремния существенно превышает их содержание в сплавах 8011 и 8111, которые являются сплавамиAlFeSi, наиболее часто применяемыми в производстве фольги без содержания марганца. Предпочтительному составу отвечает сплав, содержащий 1,1-1,3% кремния и 1,0-1,2% железа. Предпочтительно, чтобы состав сплавов согласно изобретению был таким, чтобы соотношение между содержанием кремния и содержанием железа составляло Si/Fe0,95. В отожжнном состоянии (состояние 0) он обладает механической прочностью, являющейся необычной для сплавов такого состава,при этом прочность на разрыв Rm достигает более 110 МПа, даже более 115 МПа, при толщине более 9 мкм и более 100 МПа при толщине 6-9 мкм, условный предел упругости при допуске 0,2% R0,270 МПа. Такая высокая механическая прочность достигается не за счт деформируемости, так как по сравнению со сплавами 8011 и 8111 показатели относительного удлинения сохраняются, по меньшей мере, прежними, в то же время давление при разрыве выше. Такие высокие механические свойства получают как для полос, изготовленных из пластин, полученных традиционной вертикальной полунепрерывной отливкой и горячей прокаткой, так и для полос,полученных непрерывной разливкой либо на ленточной установке, либо на валковой. Непрерывная разливка на ленточной установке сопровождается последующей горячей прокаткой. Полосы, прокатанные в горячем виде или необработанные в случае непрерывной разливки в валковом кристаллизаторе, при необходимости могут подвергаться низкотемпературной гомогенизации (при 450-500 С) для уменьшения осевой ликвации, которая может послужить причиной снижения деформируемости при конечной толщине. Такая низкотемпературная термообработка является достаточной для поглощения возможных осевых ликваций в сплавах без содержания марганца. Затем полосы прокатывают в холодном состоянии либо до конечной толщины, либо до промежуточной толщины от 0,5 до 5 мм,при которой проводится их промежуточный отжиг. В противоположность сплавам с содержанием марганца возможно проводить промежуточный отжиг при относительно низкой температуре от 250 до-2 009227 350 С, предпочтительно от 280 до 340 С, в течение более 2 ч. Такой температурный диапазон, хотя уже и описан в литературе, в частности в приведнной выше заявке на патент WO 02/064848, располагается ниже обычного диапазона, составляющего более 400 С. Заявитель установил, что применение низкотемпературной термообработки для сплава AlFeSi, в частности, сплава с составом Si/Fe0,95, при отказе от промежуточного отжига в случае, когда это технически возможно, приводит к резкому повышению механической прочности, достигающему не менее 15%, по сравнению с состоянием после обычного промежуточного отжига. Такая высокая механическая прочность достигается при повышенной деформируемости, замеренной давлением при разрыве или высотой купола согласно стандарту ISO 2758. Конечный отжиг проводится при температуре 200-370 С в течение 1-72 ч. Продолжительность отжига обусловлена качеством обезжиривания поверхности фольги. После конечного отжига образуется мелкозернистая структура, в которой размер зрен, замеренный анализом изображений под электронным сканирующим микроскопом, составляет в среднем менее 3 мкм. Применение низкотемпературной гомогенизации или е отсутствие и применение низкотемпературного промежуточного отжига или полный отказ от него обеспечивает помимо экономического преимущества также возможность получения зрен малого размера. Размер зрен уменьшается приблизительно на 30% по сравнению с термообработкой при более высокой температуре, что приводит к повышению механических свойств R0,2 и Rm, которые при малых толщинах изделия определяются количеством уплотненных зрен. Это преимущество достигается не за счт ухудшения удлинения, так как рост количества зрен по толщине ограничивает также опасность локального дефекта при одном или двух зрнах по толщине фольги. Фольга согласно изобретению особо пригодна для применения в областях, в которых одновременно требуется хорошая механическая прочность и высокая деформируемость, как, например, в производстве многослойных композиционных материалов, в частности для изготовления крышек для упаковки свежих продуктов, колпачков для укупорки или бытового алюминия. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Пример 1. Для того чтобы показать влияние состава сплава были изготовлены способом непрерывной разливки в валковом кристаллизаторе две полосы толщиной по 6,1 мм из сплава А согласно изобретению и сплава В типа 8111 с составом (мас.%), приведнным в табл. 1. Таблица 1 Полосы прокатали в холодном состоянии до толщины 2 мм и подвергли промежуточному отжигу в течение 5 ч при 320 С. Затем в несколько пропусков их снова прокатали в холодном состоянии до конечной толщины 38 мкм. После этого провели промежуточный отжиг в течение 40 ч при 270 С. В каждом случае измеряли механические свойства: прочность на разрыв Rm (МПа), условный предел упругости при 0,2% R0,2 и относительное удлинение А (%) согласно стандарту Франции NF-EN 5462, а также давление при разрыве на воздухе Ре (кПа), замеренное согласно стандарту ISO 2758, и высоту купола Hd (мм). Результаты приведены в табл. 2. Таблица 2 При этом было отмечено, что в противоположность сплаву В типа 8111 прочность на разрыв ленты из сплава А значительно превысила 110 МПа, предел упругости превысил 70 МПа. Кроме того, давление при разрыве и относительное удлинение также были выше, в результате чего данный сплав одновременно обладал прочностью и деформируемостью. Пример 2. Способом непрерывной разливки в валковом кристаллизаторе получили полосу из приведнного в примере 1 сплава А толщиной 6,1 мм. Полосу прокатали в холодном состоянии до толщины 2 мм. Часть этой полосы подвергли промежуточному отжигу, обычному для сплава данного типа, в течение 5 ч при 500 С. Другую часть полосы подвергли промежуточному отжигу согласно изобретению в течение 5 ч при 320 С. Обе части полосы затем прокатали в холодном состоянии в несколько пропусков до конечной толщины 10,5 мкм. После этого их подвергли конечному отжигу в течение 40 ч при 270 С. Замерили те же свойства, что и в примере 1, их результаты приведены в табл. 3. При этом было установлено, что снижение температуры промежуточного отжига приводит одновременно к повышению механической прочности, относительного удлинения, сопротивления на разрыв и деформируемости. Средний размер зрен, замеренный путм анализа изображений под электронным сканирующим микроскопом, составил 3,6 мкм после отжига при 470 С и 2,3 мкм после отжига при 320 С. Таким образом, улучшение механических свойств после низкотемпературного отжига связано с уменьшением размера зрен после конечного отжига. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Тонкая полоса толщиной от 6 до 200 мкм из сплава следующего состава, мас.%: Si - 1,0-1,5; Fe 1,0-1,5; Cu 0,2; Mn 0,1; остальные элементы в сумме 0,15, каждый из которых 0,05, остальное - Al,прочность на разрыв Rm которой в отожжнном состоянии более 110 МПа при толщине более 9 мкм и более 100 МПа при толщине от 6 до 9 мкм. 2. Тонкая полоса по п.1, отличающаяся тем, что она имеет толщину от 6 до 50 мкм. 3. Тонкая полоса по п.1 или 2, отличающаяся тем, что е прочность на разрыв Rm в отожжнном состоянии составляет более 115 МПа при толщине 9 мкм. 4. Тонкая полоса по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что е предел упругости R0,2 в отожжнном состоянии превышает 70 МПа. 5. Тонкая полоса по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что е удлинение А при разрыве составляет в зависимости от толщины: 6. Тонкая полоса по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что сплав имеет состав, при которомSi/Fe0,95. 7. Тонкая полоса по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что содержание кремния в сплаве составляет 1,1-1,3%, содержание железа составляет 1,0-1,2%. 8. Способ получения тонких полос толщиной менее 200 мкм из сплава AlFeSi следующего состава,мас.%: Si - 1,0-1,5; Fe - 1,0-1,5; Cu 0,2; Mn 0,1; остальные элементы в сумме 0,15, из которых каждый элемент 0,05, остальное - Al, включающий изготовление начальной полосы либо полунепрерывной вертикальной отливкой пластины и горячей прокаткой, либо непрерывной разливкой с последующей горячей прокаткой, при этом начальную полосу подвергают холодной прокатке до конечной толщины с промежуточным отжигом при температуре 250-350 С и конечным отжигом при температуре 200-370 С. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что промежуточный отжиг проводят при температуре 280340 С. 10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что сплав имеет состав, при котором Si/Fe0,95. 11. Способ по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что перед холодной прокаткой начальную полосу подвергают гомогенизации при температуре 450-500 С. 12. Способ по любому из пп.8-11, отличающийся тем, что полосу получают непрерывной разливкой в валковом кристаллизаторе.