6063鋁合金介紹

　　6063鋁合金廣泛用于建筑鋁門窗、幕墻的框架，為了保證門窗、幕墻具有高的抗風(fēng)壓性能、裝配性能、耐蝕性能和裝飾性能，對鋁合金型材綜合性能的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)型材標(biāo)準(zhǔn)。 在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3190中規(guī)定的6063鋁合金成分范圍內(nèi)，對化學(xué)成分的取值不同，會得到不同的材質(zhì)特性，當(dāng)化學(xué)成分的范圍很大時，其性能差異會在很大范圍內(nèi)波動，以致型材的綜合性能會無法控制。因此，優(yōu)選6063鋁合金的化學(xué)成分成為生產(chǎn)鋁合金建筑型材的重要的一環(huán)。

1 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(qiáng)度的可熱處理強(qiáng)化合金，Mg和Si是主要合金元素，優(yōu)選化學(xué)成分的主要工作是確定Mg和Si的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)。 1．1 Mg的作用和影響 Mg和Si組成強(qiáng)化相Mg2Si，Mg的含量愈高，Mg2Si的數(shù)量就愈多，熱處理強(qiáng)化效果就愈大，型材的抗拉強(qiáng)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。 1．2 Si的作用和影響 Si的數(shù)量應(yīng)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(fā)揮。隨著Si含量增加，合金的晶粒變細(xì)，金屬流動性增大，鑄造性能變好，熱處理強(qiáng)化效果增加，型材的抗拉強(qiáng)度提高而塑性降低，耐蝕性變壞。

2 Mg和Si含量的選擇 2．1 Mg2Si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(tài)存在于合金中： (1)彌散相β’’固溶體中析出的Mg2Si相彌散質(zhì)點，是一種不穩(wěn)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(wěn)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(wěn)定相，多聚集于晶界和枝晶界。 能起強(qiáng)化作用Mg2Si相是當(dāng)其處于β’’彌散相狀態(tài)的時候，將β相變成β’’相的過程就是強(qiáng)化過程，反之則是軟化過程。 2．1．2 Mg2Si量的選擇 6063鋁合金的熱處理強(qiáng)化效果是隨著Mg2Si量的增加而增大。參見圖1[1]。當(dāng)Mg2Si的量在0．71%～1．03%范圍內(nèi)時，其抗拉強(qiáng)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(shù)偏小(小于或等于30)的制品，抗拉強(qiáng)度值有達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的危險。當(dāng)Mg2Si量超過0.9%時，合金的塑性有降低趨勢。 GB/T5237．1—2000標(biāo)準(zhǔn)中要求6063鋁合金T5狀態(tài)型材的σb≥160MPa，T6狀態(tài)型材σb≥205MPa，實踐證明．該合金的 高可達(dá)到260MPa。但大批量生產(chǎn)的影響因素很多，不可能確保都達(dá)到這么高。綜合的考慮，型材既要強(qiáng)度高，能確保產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)要求，又要使合金易于擠壓，有利于提高生產(chǎn)效率。我們設(shè)計合金強(qiáng)度時，對于T5狀態(tài)交貨的型材，取200MPa為設(shè)計值。抗拉強(qiáng)度在200MPa左右時，Mg2Si量大約為0．8%，而對于T6狀態(tài)的型材，我們?nèi)】估瓘?qiáng)度設(shè)計值為230 MPa，此時Mg2Si量就提高到0．95%。 2．1．3 Mg含量的確定 Mg2Si的量一經(jīng)確定，Mg含量可按下式計算： Mg%=（1.73×Mg2Si%）/2.73 2．1．4 Si含量的確定 Si的含量滿足所有Mg都形成Mg2Si的要求。由于Mg2Si中Mg和Si的相對原子質(zhì)量之比為Mg/Si=1．73 ，所以基本Si量為Si基=Mg/1．73[2]。 但是實踐證明，若按Si基進(jìn)行配料時，生產(chǎn)出來的合金其抗拉強(qiáng)度往往偏低而不合格。顯然是合金中Mg2Si數(shù)量不足所致。原因是合金中的Fe、Mn等雜質(zhì)元素?fù)寠Z了Si，例如Fe可以與Si形成ALFeSi化合物。所以，合金中要有過剩的Si以補(bǔ)充Si的損失。合金中有過剩的Si還會對提高抗拉強(qiáng)度起補(bǔ)充作用。合金抗拉強(qiáng)度的提高是Mg2Si和過剩Si貢獻(xiàn)之和。當(dāng)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(yīng)有合理的控制。我廠根據(jù)實際經(jīng)驗認(rèn)為過剩Si量選擇在0．09% ～0．13%范圍內(nèi)是比較好的。 合金中Si含量應(yīng)是：Si%=(Si基+Si過)% 3 合金元素控制范圍的確定 3．1 Mg的控制范圍 Mg是易燃金屬，熔煉操作時會有燒損。在確定Mg的控制范圍時要考慮燒損所帶來的誤差，但不能放得太寬，以免合金性能失控。我們根據(jù)經(jīng)驗和本廠配料、熔煉和化驗水平，將Mg的波動范圍控制在0．04%之內(nèi)，T5型材取0．47%～0．50%，T6型材取0．57%～0．60%。

3．2 Si的控制范圍 當(dāng)Mg的范圍確定后，Si的控制范圍可用Mg/Si比來確定。因為該廠控制Si過為0．09%～0．13%，所以Mg/Si應(yīng)控制在1．18～1．32之間。6063鋁合金T5和T6狀態(tài)型材化學(xué)成分的選擇范圍。若要變更合金成分時，比如想將Mg2Si量增加到0．95%，以便有利于生產(chǎn)T6型材時，可沿過Si上下限區(qū)間將Mg上移至0．6%左右的位置即可。此時Si約為0．46%，Si過為0．11%，Mg/Si為1．3。 4 結(jié)束語 根據(jù)我廠的經(jīng)驗，在6063鋁合金型材中Mg2Si量控制在0．75%～0．80%范圍內(nèi)，已完全能夠滿足力學(xué)性能的要求。在正常擠壓系數(shù)(大于或等于30)的情況下，型材的抗拉強(qiáng)度都處在200～240 MPa范圍內(nèi)。而這樣控制合金，不僅材料塑性好，易于擠壓，耐蝕性高和表面處理性能好，而且可節(jié)約合金元素。但是還應(yīng)特別注意對雜質(zhì)Fe進(jìn)行嚴(yán)格控制。若Fe含量過高，會使擠壓力增大，擠壓材表面質(zhì)量變差，陽極氧化色差增大，顏色灰暗而無光澤，Fe還降低合金的塑性和耐蝕性。實踐證明，將Fe含量控制在0．15%～0．25%范圍內(nèi)是比較理想的。

表面腐蝕現(xiàn)象的預(yù)防措施

　　硅引起6063鋁合金型材腐蝕的行為完全是可以預(yù)防和控制的，只要對原材料的進(jìn)貨、合金成分進(jìn)行有效控制，保證鎂、硅比例在1.3～1.7范圍內(nèi)，并且對各工序的參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免硅產(chǎn)生偏析和游離，盡量使硅和鎂形成有益的Mg2Si強(qiáng)化相。

　　如果發(fā)現(xiàn)有這種硅腐蝕點現(xiàn)象，在表面處理時就應(yīng)該特別注意，在脫脂除油過程中，盡量使用弱堿性槽液，如果條件不允許，也應(yīng)該在酸性除油液中浸泡的時間盡量縮短(合格的鋁合金型材在酸性脫脂液中放20～30min無問題，而有問題的型材上只能放置1～3min)，而且以后的洗水pH值要高一些(pH＞4，控制Cl-含量)，在堿腐蝕過程中盡量延長腐蝕時間，在中和出光時要使用硝酸出光液，在硫酸陽極氧化時應(yīng)盡快通電氧化處理，這樣，由硅引起的暗灰色腐蝕點就不明顯，可滿足使用要求。

6063化學(xué)成分

　　化學(xué)成分：

　　硅Si：0.20-0.6

　　鐵Fe: 0.35

　　銅Cu：0.10

　　錳Mn：0.10

　　鎂Mg：0.45-0.9

　　鉻Cr：0.10

　　鋅Zn：0.10

　　鈦Ti：0.10

　　鋁Al：余量

　　其他：

　　單個：0.05 合計：0.15

力學(xué)性能

　　力學(xué)性能：

　　抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：≥150

　　伸長應(yīng)力 σp0.2 (MPa)：≥110

　　伸長率 δ5 (％)：≥7

　　注 ：棒材室溫縱向力學(xué)性能

　　試樣尺寸：直徑≤12.5

一、合金鋁板分類

　　1、合金鋁板按主要合金元素可分為2×××系為鋁銅合金鋁板（Al--Cu)，3×××系為鋁錳合金鋁板(Al--Mn) ，4×××系為鋁硅合金鋁板(Al--Si)，5×××系為鋁鎂合金鋁板(Al--Mg)，6×××系為鋁鎂硅合金鋁板(AL--Mg--Si)，7×××系為鋁鋅合金鋁板[AL--Zn--Mg--(Cu)]。

　　2、合金鋁板按元素單元可分為二元合金鋁板、三元合金鋁板、四元合金鋁板和多元合金鋁板等。

　　3、合金鋁板按熱處理可否強(qiáng)化可分為可熱處理強(qiáng)化合金鋁板和不可熱處理強(qiáng)化合金鋁板。不可強(qiáng)化合金鋁板，僅冷加工能夠強(qiáng)化，而熱處理不能明顯強(qiáng)化。

二、合金鋁板詳細(xì)介紹

2×××系列合金鋁板

　　2×××系列合金鋁板：代表2A16（LY16）、2A06（LY6）。2×××系列鋁板的特點是硬度較高，其中以銅原屬含量高，大概在3-5%左右。2×××系列鋁板屬于航空鋁材，目前在常規(guī)工業(yè)中不常應(yīng)用。我國目前生產(chǎn)2×××系列鋁板的廠家較少。質(zhì)量還無法與國外相比。目前進(jìn)口的鋁板主要是由韓國和德國生產(chǎn)企業(yè)提供。隨著我國航空航天事業(yè)的發(fā)展，2×××系列的鋁板生產(chǎn)技術(shù)將進(jìn)一步提高。

3×××系列合金鋁板

　　3×××系列合金鋁板：代表3003鋁板、 3004鋁板、 3A21鋁板為主。又可以稱為防銹鋁板我國3×××系列鋁板生產(chǎn)工藝較為。3×××系列鋁板是由錳元素為主要成分。含量在1.0-1.5%之間。是一款防銹功能較好的系列。常規(guī)應(yīng)用在空調(diào)，冰箱，車底等潮濕環(huán)境中，價格高于1×××系列，是一款較為常用的合金系列。

4×××系列合金鋁板

　　4×××系列合金鋁板：代表為4A01。屬于含硅量較高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之間。屬建筑用材料,機(jī)械零件,鍛造用材,焊接材料;低熔點,耐蝕性好 產(chǎn)品描述: 具有耐熱、耐磨的特性。

5×××系列合金鋁板

　　5×××系列合金鋁板：代表5052鋁板、5005鋁板、5083鋁板、5A05鋁板系列。5×××系列鋁板屬于較常用的合金鋁板系列，主要元素為鎂，含鎂量在3-5%之間。又可以稱為鋁鎂合金。主要特點為密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.故常用在航空方面，比如飛機(jī)油箱。在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。加工工藝為連鑄連軋，屬于熱軋鋁板系列故能做氧化深加工。在我國5×××系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。

6×××系列合金鋁板

　　6×××系列合金鋁板：代表6061鋁板、6063鋁板。主要含有鎂和硅兩種元素，故集中了4×××系列和5×××系列的優(yōu)點，6061是一種冷處理鋁鍛造產(chǎn)品，適用于對抗腐蝕性、氧化性要求高的應(yīng)用?？墒褂眯院茫涌谔攸c優(yōu)良，容易涂層，加工性好?？梢杂糜诘蛪何淦骱惋w機(jī)接頭上。

　　6061的一般特點：優(yōu)良的接口特征、容易涂層、強(qiáng)度高、可使用性好，抗腐蝕性強(qiáng)。典型用途：飛機(jī)零件、照相機(jī)零件、耦合器、船舶配件和五金、電子配件和接頭、裝飾用或各種五金、鉸鏈頭、磁頭、剎車活塞、水利活塞、電器配件、閥門和閥門零件。