鋁合金硬度有那種材料決定

1、自己看吧，有點(diǎn)長（我覺得）一. Al-Mg-Si系合金的基本特點(diǎn)：6063鋁合金的化學(xué)成份在 GB/T5237-93 標(biāo)準(zhǔn)中為0. 2-0 . 6%的硅、0. 45-0 . 9%的鎂、 鐵的最高限量為0. 35 %，其余雜質(zhì)元素（Cu、Mn、Zr、Cr等）均小于0 . 1%。這個(gè)成份范 圍很寬，它還有很大選擇余地。6063鋁合金是屬鋁-鎂-硅系列可熱處理強(qiáng)化型鋁合金，在AL-Mg-Si組成的三元系中， 沒有三元化合物，只有兩個(gè)二元化合物Mg2Si和Mg2AI3，以a （Al）-Mg2Si偽二元截面為分界，構(gòu)成兩個(gè)三元系，（AI）-Mg2Si-（Si）和a （AIMg2Si-Mg2AI3，如圖一

2、、田二所示：在Al-Mg-Si系合金中，主要強(qiáng)化相是 Mg2Si，合金在淬火時(shí)，固溶于基體中的 Mg2Si越多， 時(shí)效后的合金強(qiáng)度就越高，反之，則越低，如圖2所示，在a （Al）-Mg2Si偽二元相圖上，共晶溫度為595 C, Mg2Si的最大溶解度是1 . 85%，在500 C時(shí)為1.05 %，由此可見，溫 度對Mg2Si在Al中的固溶度影響很大，淬火溫度越高，時(shí)效后的強(qiáng)度越高，反之，淬火溫 度越低，時(shí)效后的強(qiáng)度就越低。 有些鋁型材廠生產(chǎn)的型材化學(xué)成份合格，強(qiáng)度卻達(dá)不到要求，原因就是鋁捧加熱溫度不夠或外熱內(nèi)冷，造成型材淬火溫度太低所致。在Al-Mg-Si合金系列中，強(qiáng)化相Mg2Si的鎂硅重量

3、比為1. 73 ,如果合金中有過剩的鎂（即 Mg : Si > 1. 73）,鎂會降低Mg2Si在鋁中的固溶度， 從而降低Mg2Si在合金中的強(qiáng)化效果。如果合金中存在過剩的硅，即Mg : Si v 1 . 73，則硅對Mg2Si在鋁中的固溶度沒有影響，由此可見，要得到較高強(qiáng)度的合金，必須Mg : Si v 1 . 73。二合金成份的選擇1合金元素含量的選擇6063合金成份有一個(gè)很寬的范圍，具體成份除了要考慮機(jī)械性能、加工性能外，還要考慮 表面處理性能，即型材如何進(jìn)行表面處理和要得到什么樣的表面。例如，要生產(chǎn)磨砂料，Mg/Si應(yīng)小一些為好，一般選擇在 Mg/Si=1-1 . 3范圍，這是因

4、為有較多相對過剩的 Si，有 利于型材得到砂狀表面；若生產(chǎn)光亮材、著色材和電泳涂漆材，Mg/Si在1. 5-1 . 7范圍為好，這是因?yàn)橛休^少過剩硅，型材抗蝕性好，容易得到光亮的表面。另外，鋁型材的擠壓溫度一般選在480 C左右，因此，合金元素鎂硅總量應(yīng)在1 . 0%左右，因?yàn)樵?00 C時(shí)，Mg2Si在鋁中的固溶度只有 1 . 05 %,過高的合金元素含量會導(dǎo)致在淬火 時(shí)Mg2Si不能全部溶入基體， 有較多的末溶解 Mg2Si相，這些Mg2Si相對合金的強(qiáng)度沒有 多少作用，反而會影響型材表面處理性能，給型材的氧化、著色（或涂漆）造成麻煩。2 .雜質(zhì)元素的影響鐵，鐵是鋁合金中的主要雜質(zhì)元素，在

5、6063合金中，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不大于0 . 35，如果生產(chǎn)中用一級工業(yè)鋁錠，一般鐵含量可控制在0. 25以下，但如果為了降低生產(chǎn)成本，大量使用回收廢鋁或等外鋁，鐵就根容易超標(biāo)。Fe在鋁中的存在形態(tài)有兩種，一種是針狀（或稱片狀）結(jié)構(gòu)的B相（Al9Fe2Si2），一種為粒狀結(jié)構(gòu)的a相（Al12Fe3Si），不同的相結(jié)構(gòu)，對鋁合金有不同的影響，片狀結(jié)構(gòu)的B相要比粒狀結(jié)構(gòu) a相破壞性大的多，B相可使鋁型材表面 粗糙、機(jī)械性能、抗蝕性能變差，氧化后的型材表面發(fā)青，光澤下降，著色后得不到純正色 調(diào)，因此，鐵含量必須加以控制。為了減少鐵的有害影響可采取如下措施。a）熔煉、鑄造用所有工具在使用前涂涮涂料，盡可

6、能減少鐵溶人鋁液。b）細(xì)化晶粒，使鐵相變細(xì)，變小，減少其有害作用。C）加入適量的鍶，使 B相轉(zhuǎn)變成a相，減少其有害作用。d）對廢雜料細(xì)心挑選，盡可能的減少鐵絲、鐵釘、鐵屑等雜物進(jìn)入熔鋁爐造成鐵含量升高。其它雜質(zhì)元素其它雜質(zhì)元素在電解鋁錠中都很少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，在使用回收廢雜鋁時(shí)就可能超過標(biāo)準(zhǔn)；在生產(chǎn)中，不但要控制每個(gè)元素不能超標(biāo)，而且要控制雜質(zhì)元素總量也不能超標(biāo)，當(dāng)單個(gè)元素含量不超標(biāo)， 但總量超標(biāo)時(shí)，這些雜質(zhì)元素同樣對型材質(zhì)量有很大影響。特別需要提出強(qiáng)調(diào)的是，實(shí)踐證明，鋅含量到0 05時(shí)（國標(biāo)中不大于0. 1）型材氧化后表面就出現(xiàn)白色斑點(diǎn)，因此鋅含量要控制到0. 05以下。三. 6063鋁

7、合金的熔煉1 控制好熔煉溫度鋁合金熔煉是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄棒的最重要工藝環(huán)節(jié)之一，若工藝控制不當(dāng)，會在鑄捧中產(chǎn)生夾渣、氣孔，晶粒粗大，羽毛晶等多種鑄造缺陷，因此必須嚴(yán)加控制。6063鋁合金的熔煉溫度控制在 750-760 C之間為佳，過低會增大夾渣的產(chǎn)生，過高會增大 吸氫、氧化、氮化燒損。研究表明，鋁液中氫氣的溶解度在760 C以上急劇上升，當(dāng)熱減少吸氫的途徑還有許多，如烘干溶煉爐和熔煉工具，防止使用熔劑受潮變質(zhì)等。但熔煉溫度是 最敏感因素之一，過離的熔煉溫度不但浪費(fèi)能源，增加成本，而且是造成氣孔，晶粒粗大， 羽毛晶等缺陷的直接成因。2 .選用優(yōu)良的熔劑和適當(dāng)?shù)木珶捁に嚾蹌┦卿X合金熔煉中使用的重要輔助

8、材料，目前市場上所售熔劑中主要成份為氯化物，氟化物，其中氯化物吸水性強(qiáng)，容易受潮，因此，熔劑的生產(chǎn)中必須烘干所用原料，徹底除去水 份，包裝要密封，運(yùn)輸、保管中要防止破損，還要注意生產(chǎn)日期，如保管日期過長，同樣會 發(fā)生吸潮現(xiàn)象，在6063鋁合金的熔煉中，使用的除渣劑、精煉劑、覆蓋劑等熔劑如果吸潮， 都會使鋁液產(chǎn)生不同程度的吸氫。選擇好的精煉劑，選擇合適的精練工藝也是非常重要的，目前6063鋁合金的精煉絕大多數(shù)采用噴粉精煉，這種精煉方法能使精煉劑與鋁液充分接觸，可使精煉劑發(fā)揮最大效能。雖然這個(gè)特點(diǎn)是顯而易見的， 但是精煉工藝也必須注意，否則得不到應(yīng)有效果， 噴粉精煉中所用氮?dú)鈮毫σ孕楹茫軡M足吹

9、出粉劑為佳，精煉中如果使用的氮?dú)獠皇歉呒兟龋?9 . 99 % N2）,吹入鋁液的氮?dú)庠蕉?，氟氣中的水份使鋁液產(chǎn)生的氧化和吸氫越多。另外，氟氣壓力高，侶液產(chǎn)生的翻卷波浪大， 增大產(chǎn)生氧化夾渣的可能性。如果精煉中使用的是高純氮， 精煉壓力大，產(chǎn)生的氣泡大，大氣泡在鋁液中的浮力大，氣泡迅速上浮，在鋁液中的停留時(shí)間短，除 氫效果并不好，浪費(fèi)氮?dú)?，增加成本。因此氮?dú)鈶?yīng)少用，精煉劑應(yīng)多用，多用精煉劑只有好 處，沒有壞處。噴粉精煉的工藝要點(diǎn)是用盡可能少的氣體，噴進(jìn)鋁液盡可能多的精煉劑。3 .晶粒細(xì)化晶粒細(xì)化是鋁合金熔鑄中暈重要的工藝之一，也是解決氣孔、晶粒粗大、光亮晶、羽毛晶、 裂紋等鑄造缺陷的最有效措施

10、之一。在合金鑄造中，均是非平衡結(jié)晶，所有的雜質(zhì)元素（當(dāng)然也包括合金元素）絕大部分集中分布在晶界，晶粒越小，晶界面積就越大，雜質(zhì)元素（或合金元素）的均勻度就越高。對雜質(zhì)元素而言，均勻度高，可減少它的有害作用，甚至將少量 雜質(zhì)元素的有害變?yōu)橛幸妫?對合金元素面言，均勻度高，可發(fā)揮合金元素更大的合金化艘能， 達(dá)到充分利用資源的目的。細(xì)化晶粒、增大晶界面積、增大元素均勻度的作用可通過下面的計(jì)算加以說明。假設(shè)金屬塊1與2有同樣的體積 V，均由立方體晶粒構(gòu)成，金屬塊 1的晶粒邊長為2a, 2 的邊長為a，那么金屬塊1的晶界面積為： 金屬塊2的晶界面積為： 金屬塊2的晶界面積是金屬塊 1的2倍。由此可見合金

11、晶粒直徑減小一倍，晶界面積就要增大 一倍，晶界單位面積上的雜質(zhì)元素將減少一倍。在6063鋁合金的生產(chǎn)中，對磨砂料來說，由于要通過腐蝕使型材產(chǎn)生均勻砂面，那么合金 元素及雜質(zhì)元素的均勻分布就顯得尤為重要。晶粒越細(xì)，合金元素（雜質(zhì)元素）的分布越均勻，腐蝕后得到的砂面就越均勻。四. 6063鋁合金的澆鑄1 .選擇合理的澆鑄溫度合理的澆鑄溫度也是生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鋁棒的重要因素，溫度過低，易產(chǎn)生夾渣、針孔等鑄造缺陷。溫度過高，易產(chǎn)生晶粒粗大、羽毛晶等鑄造缺陷。做了晶粒細(xì)化處理后的 6063鋁合金液，鑄造溫度可適當(dāng)提高，一般可控制在720-740 C之間，這是因?yàn)椋轰X液經(jīng)晶粒細(xì)化處理后變粘，容易凝固結(jié)晶。鋁棒在

12、鑄造中結(jié)晶前沿有一個(gè)液固兩相過度帶，較高的鑄造溫度有較窄的過度帶，過度帶窄有利于結(jié)晶前沿排出的氣體逸出，當(dāng)然溫度不可過高， 過高的鑄造溫度會縮短晶粒細(xì)化劑的有效時(shí)間，使晶粒變得相對較大。2 .有條件時(shí)，充分預(yù)熱，烘干流槽、分流盤等澆鑄系統(tǒng)，防止水分與鋁液反應(yīng)造成吸氫。3.鑄造中，盡可能的避免鋁液的紊流和翻卷，不要輕易用工具攪動(dòng)流槽及分流盤中的鋁液，讓鋁液在表面氧化膜的保護(hù)下平穩(wěn)流人結(jié)晶器結(jié)晶，這是因?yàn)楣ぞ邤噭?dòng)鋁液和液流翻卷都會使鋁液表面氧化膜破裂，造成新的氧化，同時(shí)將氧化膜卷入鋁液。 經(jīng)研究表明，氧化膜有極強(qiáng)的吸附能力，它含有 2%的水份，當(dāng)氧化膜卷入鋁液后，氧化膜中的水份與鋁液反應(yīng)，造 成吸

13、氫和夾渣。4 對鋁液進(jìn)行過濾，過濾是除去鋁液中非金屬夾渣最有效的方法，在6063鋁合金的鑄造中，一般用多層玻璃絲布過濾或陶瓷過濾板過濾，無論是采取何種過濾方法， 為了保證鋁液能正常的過濾，鋁液在過濾前應(yīng)除去表面浮渣，因?yàn)楸砻娓≡锥氯^濾材料的過濾網(wǎng)孔，使過濾不能正常進(jìn)行，除去鋁液表面浮渣的最簡單方法是在流槽中設(shè)置一擋渣板，使鋁液在過濾前除去浮渣。五. 6063鋁合金的均化處理1 .非平衡結(jié)晶如圖三所示，是由 A、B兩種元素構(gòu)成的二元相圖的一部分，成份為F的合金凝固結(jié)晶，當(dāng)溫度下降到T1時(shí)，固相平衡成份應(yīng)為 G,實(shí)際成份為 G,這是因?yàn)樵阼T造生產(chǎn)中，冷卻凝 固速度快，合金元素的擴(kuò)散速度小于結(jié)晶

14、速度，即固相成份不是按CD變化，而是按 CD變化，從而產(chǎn)生了晶粒內(nèi)化學(xué)成份的不平衡現(xiàn)象，造成了非平衡結(jié)晶。2 .非平衡結(jié)晶產(chǎn)生的問題鑄造生產(chǎn)出的鋁合金棒其內(nèi)部組織存在兩方面的問題：晶粒間存在鑄造應(yīng)力；非平衡結(jié)晶引起的晶粒內(nèi)化學(xué)成份的不平衡。由于這兩個(gè)問題的存在，會使擠壓變得困難，同時(shí)，擠壓出的產(chǎn)品在機(jī)械性能、表面處理性能方面都有所下降。因此，鋁棒在擠壓前必須進(jìn)行均勻化處理，消除鑄造應(yīng)力和晶粒內(nèi)化學(xué)成份不平衡。3 .均勻化處理均勻化處理就是鋁棒在高溫（低于過燒溫度）下通過保溫，消除鑄造應(yīng)力和晶粒內(nèi)化學(xué)成份不 平衡的熱處理。Al-Mg-Si系列的合金過燒溫度應(yīng)該是 595 C,但由于雜質(zhì)元素的存在

15、， 實(shí)際 的6063鋁合金不是三元系，而是一個(gè)多元系，因此，實(shí)際的過燒溫度要比595 C低一些，6063鋁合金的均勻化溫度可選在530-550 C之間，溫度高，可縮短保溫時(shí)間，節(jié)約能源，提高爐子的生產(chǎn)率。4 晶粒大小對均勻化處理的影響由于固體原子之間的結(jié)合力很大，均勻化處理是在高溫下合金元素從晶界（或邊沿）擴(kuò)散到晶內(nèi)的過程，這個(gè)過程是很慢的。容易理解，粗大晶粒的均化時(shí)間要比細(xì)晶粒的均勻化時(shí)間長 得多，因而晶粒越細(xì)，均勻化時(shí)間就越短。5 均勻化處理的節(jié)能措施均勻化處理需要在高溫下通過較長時(shí)間保溫，對能源需求大，處理成本高，因此，目前絕大多數(shù)型材廠對鋁棒未進(jìn)行均勻化處理。其最重要的原因就是均勻化處

16、理需要較高成本所致。降低均勻化處理成本的主要措施有： 細(xì)化晶粒細(xì)化晶?？捎行У目s短保溫時(shí)間，晶粒越細(xì)越好。 加長鋁棒加熱爐，按均勻化和擠壓溫度分段控制，滿足不同工藝要求。 這一工藝主要好處是：a）不增加均勻化處理爐。b）充分利用鋁捧均勻化后的熱能，避免擠壓時(shí)再次加熱鋁棒。c）鋁捧加熱保溫時(shí)間長，內(nèi)外溫度均勻，有利于擠壓和隨后的熱處理。綜上所述，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì) 6063鋁合金鑄棒，首先是根據(jù)生產(chǎn)的型材選擇合理的成分，其次是 嚴(yán)格控制熔煉溫度、澆鑄溫度，做好晶粒細(xì)化處理、合金液的精煉、過濾等工藝措施，細(xì)心 操作，避免氧化膜的破裂與卷入。最后，對鋁棒進(jìn)行均勻化處理， 這樣就可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鋁棒，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)型材提供一個(gè)可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。這里還有個(gè)例子LY12，現(xiàn)在通常叫做2A12，相當(dāng)于2024，通用的板材標(biāo)準(zhǔn)為 AMS-QQ-A-250/4 （非包鋁）； AMS-QQ-A-250/5 （包鋁），主要用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)、鉚釘、導(dǎo)彈構(gòu)件、卡車輪轂、螺旋槳元件 及其他種種結(jié)構(gòu)件，為Al-Cu-Mg系主要成分為硅 0.5%鐵 0.5%銅 3.8-4.9錳 0.0-0.9鎂 1.2-1.8鉻 0.10鎳鋅 0.25鈦 0.15 （5）其它0.15鋁其余注：（