山西6063鋁合金元素的作用及其對性能的影響

合金元素的作用及其對性能的影響　　

　　6063鋁合金是AL-Mg-Si系中具有中等強度的可熱處理強化合金，Mg和Si是主要合金元素，優選化學成分的主要工作是確定Mg和Si的百分含量(質量分數，下同)。

　　1．1 Mg的作用和影響 Mg和Si組成強化相Mg2Si，Mg的含量愈高，Mg2Si的數量就愈多，熱處理強化效果就愈大，型材的抗拉強度就愈高，但變形抗力也隨之增大，合金的塑性下降，加工性能變壞，耐蝕性變壞。 1．2Si的作用和影響 Si的數量應使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在，以確保Mg的作用得到充分的發揮。隨著Si含量增加，合金的晶粒變細，金屬流動性增大，鑄造性能變好，熱處理強化效果增加，型材的抗拉強度提高而塑性降低，耐蝕性變壞。

　　二、Mg和Si含量的選擇　

　　2．1Mg2Si量的確定

　　2．1．1 Mg2Si相在合金中的作用 Mg2Si在合金中能隨著溫度的變化而溶解或析出，并以不同的形態存在于合金中： (1)彌散相β’’固溶體中析出的Mg2Si相彌散質點，是一種不穩定相，會隨溫度的升高而長大。 (2)過渡相β’ 是β’’由長大而成的中間亞穩定相，也會隨溫度的升高而長大。(3)沉淀相β是由β’ 相長大而成的穩定相，多聚集于晶界和枝晶界。 能起強化作用Mg2Si相是當其處于β’’彌散相狀態的時候，將β相變成β’’相的過程就是強化過程，反之則是軟化過程。

　　2．1．2Mg2Si量的選擇 6063鋁合金的熱處理強化效果是隨著Mg2Si量的增加而增大。當Mg2Si的量在0．71%～1．03%范圍內時，其抗拉強度隨Mg2Si量的增加近似線性地提高，但變形抗力也跟著提高，加工變得困難。但Mg2Si量小于0．72%時，對于擠壓系數偏小(小于或等于30)的制品，抗拉強度值有達不到標準要求的危險。當Mg2Si量超過0.9%時，合金的塑性有降低趨勢。 GB/T5237．1—2000標準中要求6063鋁合金T5狀態型材的σb≥160MPa，T6狀態型材σb≥205MPa，實踐證明．該合金的 最高可達到260MPa。但大批量生產的影響因素很多，不可能確保都達到這么高。綜合的考慮，型材既要強度高，能確保產品符合標準要求，又要使合金易于擠壓，有利于提高生產效率。我們設計合金強度時，對于T5狀態交貨的型材，取200MPa為設計值。　

　　2．1．3 Mg含量的確定 Mg2Si的量一經確定，Mg含量可按下式計算： Mg%=（1.73×Mg2Si%）/2.73 2．1．4Si含量的確定 Si的含量必須滿足所有Mg都形成Mg2Si的要求。由于Mg2Si中Mg和Si的相對原子質量之比為Mg/Si=1．73 ，所以基本Si量為Si基=Mg/1．73。 但是實踐證明，若按Si基進行配料時，生產出來的合金其抗拉強度往往偏低而不合格。顯然是合金中Mg2Si數量不足所致。原因是合金中的Fe、Mn等雜質元素搶奪了Si，例如Fe可以與Si形成ALFeSi化合物。所以，合金中必須要有過剩的Si以補充Si的損失。合金中有過剩的Si還會對提高抗拉強度起補充作用。合金抗拉強度的提高是Mg2Si和過剩Si貢獻之和。當合金中Fe含量偏高時，Si還能降低Fe的不利影響。但是由于Si會降低合金的塑性和耐蝕性，所以Si過應有合理的控制。我廠根據實際經驗認為過剩Si量選擇在0．09% ～0．13%范圍內是比較好的。 合金中Si含量應是：Si%=(Si基+Si過)%