山西6063铝合金元素的作用及其对性能的影响

合金元素的作用及其对性能的影响　　

　　6063铝合金是AL-Mg-Si系中具有中等强度的可热处理强化合金，Mg和Si是主要合金元素，优选化学成分的主要工作是确定Mg和Si的百分含量(质量分数，下同)。

　　1．1 Mg的作用和影响 Mg和Si组成强化相Mg2Si，Mg的含量愈高，Mg2Si的数量就愈多，热处理强化效果就愈大，型材的抗拉强度就愈高，但变形抗力也随之增大，合金的塑性下降，加工性能变坏，耐蚀性变坏。 1．2Si的作用和影响 Si的数量应使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在，以确保Mg的作用得到充分的发挥。随着Si含量增加，合金的晶粒变细，金属流动性增大，铸造性能变好，热处理强化效果增加，型材的抗拉强度提高而塑性降低，耐蚀性变坏。

　　二、Mg和Si含量的选择　

　　2．1Mg2Si量的确定

　　2．1．1 Mg2Si相在合金中的作用 Mg2Si在合金中能随着温度的变化而溶解或析出，并以不同的形态存在于合金中： (1)弥散相β’’固溶体中析出的Mg2Si相弥散质点，是一种不稳定相，会随温度的升高而长大。 (2)过渡相β’ 是β’’由长大而成的中间亚稳定相，也会随温度的升高而长大。(3)沉淀相β是由β’ 相长大而成的稳定相，多聚集于晶界和枝晶界。 能起强化作用Mg2Si相是当其处于β’’弥散相状态的时候，将β相变成β’’相的过程就是强化过程，反之则是软化过程。

　　2．1．2Mg2Si量的选择 6063铝合金的热处理强化效果是随着Mg2Si量的增加而增大。当Mg2Si的量在0．71%～1．03%范围内时，其抗拉强度随Mg2Si量的增加近似线性地提高，但变形抗力也跟着提高，加工变得困难。但Mg2Si量小于0．72%时，对于挤压系数偏小(小于或等于30)的制品，抗拉强度值有达不到标准要求的危险。当Mg2Si量超过0.9%时，合金的塑性有降低趋势。 GB/T5237．1—2000标准中要求6063铝合金T5状态型材的σb≥160MPa，T6状态型材σb≥205MPa，实践证明．该合金的 最高可达到260MPa。但大批量生产的影响因素很多，不可能确保都达到这么高。综合的考虑，型材既要强度高，能确保产品符合标准要求，又要使合金易于挤压，有利于提高生产效率。我们设计合金强度时，对于T5状态交货的型材，取200MPa为设计值。　

　　2．1．3 Mg含量的确定 Mg2Si的量一经确定，Mg含量可按下式计算： Mg%=（1.73×Mg2Si%）/2.73 2．1．4Si含量的确定 Si的含量必须满足所有Mg都形成Mg2Si的要求。由于Mg2Si中Mg和Si的相对原子质量之比为Mg/Si=1．73 ，所以基本Si量为Si基=Mg/1．73。 但是实践证明，若按Si基进行配料时，生产出来的合金其抗拉强度往往偏低而不合格。显然是合金中Mg2Si数量不足所致。原因是合金中的Fe、Mn等杂质元素抢夺了Si，例如Fe可以与Si形成ALFeSi化合物。所以，合金中必须要有过剩的Si以补充Si的损失。合金中有过剩的Si还会对提高抗拉强度起补充作用。合金抗拉强度的提高是Mg2Si和过剩Si贡献之和。当合金中Fe含量偏高时，Si还能降低Fe的不利影响。但是由于Si会降低合金的塑性和耐蚀性，所以Si过应有合理的控制。我厂根据实际经验认为过剩Si量选择在0．09% ～0．13%范围内是比较好的。 合金中Si含量应是：Si%=(Si基+Si过)%