6063铝合金.doc

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。在国家标准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。因此,优选6063铝合金的化学成分成为生产优质铝合金建筑型材的最重要的一环。 1 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)。 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。 Si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。 2 Mg和Si含量的选择 Mg2Si量的确定 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。 Mg2Si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。参见图1[1]。%~%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。%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。%时,合金的塑性有降低趋势。 GB/—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,。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,%,而对于T6状态的型材,我们取抗拉强度设计值为230 MPa,%。 Mg含量的确定 Mg2Si的量一经确定,Mg含量可按下式计算: Mg%=(×Mg2Si%)/ Si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/S