6063铝合金
6063铝合金广泛用于建筑铝门窗、幕墙的框架,为了保证门窗、幕墙具有高的抗风压性能、装配性能、耐蚀性能和装饰性能,对铝合金型材综合性能的要求远远高于工业型材标准。在X标准GB/T3190中规定的6063铝合金成分范围内,对化学成分的取值不同,会得到不同的材质特性,当化学成分的范围很大时,其性能差异会在很大范围内波动,以致型材的综合性能会无法控制。
6063铝合金化学成分
硅Si:0.20-0.6
铁Fe: 0.35
铜Cu:0.10
锰Mn:0.10
镁Mg:0.45-0.9
铬Cr:0.10
锌Zn:0.10
钛Ti:0.10
铝Al:余量
其他:
单个:0.05合计:0.15
6063铝合金力学性能:
抗拉强度σb (MPa):≥250
伸长应力σp0.2 (MPa):≥110
伸长率δ5 (%):≥7
注:棒材室温纵向力学性能
试样尺寸:直径≤12.5
6063铝合金性能的影响
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,X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)。
1.1Mg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。
含量的选择
2.1Mg2Si量的确定
2.1.1Mg2Si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X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.该合金的抗拉强度X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。从图1可知,抗拉强度在200MPa左右时,Mg2Si量大约为0.8%,而对于T6状态的型材,我们取抗拉强度设计值为230 MPa,此时Mg2Si量就提高到0.95%。
2.1.3Mg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)%
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1.我们的铝制工件需要在300-500℃高温环境下不间断或间断性工作,美铝能满足要求吗?
答:热处理技术卓越,产品在300mm厚度(或直径)以下,强度、硬度可保持一致;在400℃工作环境中不会产生永久变形。
2.我们的产品在制造过程中有折弯工序,要求铝件的折弯处无裂缝或细纹。
答:板材全部通过半导弯曲检验,弯曲180度不会产生开裂现象。
3.我们所需要的铝板是用在精密机械上的台板,要求上色效果漂亮,美铝可否满足这方面的要求。
答:铝板上色效果由晶格结构排列,组织致密性及热处理工艺技术三个要素决定。美铝产品生产工艺技术精湛,化学成分控制X,检验工序完备,保证了美铝一贯的X良品质。
4.经常在工程资料或图纸中看到AA6061、AA7075、AA2024、AA5052,请问AA代表什么?
答:AA是英文全称ALUMINIUM ASSOCIATION的缩写,是美国铝协会的简称。AA仅冠于变形铝合X号的前面。代表该牌号是依据美铝标准生产和检验的。
5.X硬铝一定比硬铝还硬,对吗?
答:不完全对。铝合金的某些技术性能指标(如强度、硬度等)只有在同属一个标准,一种牌号及同一处理状态下才可比较。如美铝AA7075-T651的硬度(HB150)的硬度,但是AA7075-0状态的硬度(HB60)要远远低于AA6061-T651的硬度;在市场上经常见到某些牌号出现错位现象(如国产牌号硬铝LY12的硬度低于6061-T6)就是这个原因。
6.无论是国产铝合金还是欧洲铝合金,只要牌号与美铝能够相对应,质量就大致相同,是吗?
答:铝合金产品质量的好坏除与生产技术、工业装备水平、劳动者素质等因素息息相关外,还与以下因素有关:
A、不同的生产标准和规范下的产品质量因其要求不同而不同。
B、铝合金产品的某些工艺处理及检验项目,如果需方没有要求,供方则不提供,如此可造成产品性能有显著的差异。如美铝产品中的可热处理强化合金系列均经过内应力消除工艺处理,通过X声波探伤检验、光谱分析、半导弯曲试验、显微腐蚀试验、电磁(涡流)测试以及开裂敏感性试验等项目,确保美铝产品在市场的各个方面均出类拔萃。
C、变形铝或铝合X号中的数字只代表其纯度或某些合金化学元素的X大平均百分含量。
D、即使是化学成分含量,同一牌号的产品因其所依据的生产标准不同以及生产批次不同而有所不同。