不同时效工艺对6063铝合金组织和力学性能的影响

　　0　引言

　　6063铝合金是铝镁硅系合金中典型的可热处理强化合金，具有中等强度、优良的挤压性能、对应力腐蚀不敏感、良好的焊接性能及加工性能等，在民用建筑领域得到了广泛应用[1-3]。铝合金的时效硬化研究是Win于1906年首先开始的，随着对沉淀相析出和合金时效强化机制研究的不断深入，时效处理已成为改善铝合金综合性能的重要途径[4]。铝合金时效硬化的一般方法是将其加热到固溶线温度以上，保温一段时间使合金元素充分溶入基体中，然后快速冷却至室温形成过饱和固溶体，再将合金在一定温度下进行时效处理，强化相逐渐在合金基体中析出，可显著提高合金的强度[5]。6063铝合金传统的时效处理温度是180℃，达到峰时效态需6h，生产周期较长。为了提升合金的综合性能并保证生产效率，作者尝试对6063铝合金进行双级时效处理，并与单级时效处理进行了对比，研究了不同时效工艺对6063铝合金组织和性能的影响。

　　1　试样制备与试验方法

　　1.1　试样制备

　　试验用6063铝合金铸锭采用半连续铸造方法制备，合金名义成分(质量分数/%)为0.64Mg，0.45Si，0.17Fe，0.04Cu，0.04Mn，0.10Cr，0.10Ti，0.10Zn，余Al。固溶时效处理用试样从挤压棒上用线切割截取，尺寸为16mm×8mm，将其置于箱式电阻炉中加热至535 ℃保温50 min，然后水淬冷却。采用数显调节仪控制温度，控温精度为±1 ℃，为避免冷却停放效应，试样水淬后立即(淬火转移时间小于30s)取出放入FN101-1s型鼓风干燥箱中分别进行170℃×2h，170℃×2h+200℃×1.5h和180℃×6h的三种时效处理。

　　1.2　试验方法

　　采用HW187.5型布洛维硬度计测合金固溶时效处理后的硬度，取3点的平均值;拉伸试验在CSS-44100型电子万能材料试验机上完成，试验按照GB/T  228—2002进行，拉伸速度为3mm·min-1，取3个试样的平均值;金相试样不经腐蚀直接用FEI  Sirion  2000型场发射扫描电子显微镜(SEM)进行断口形貌观察，用其附带的能谱仪(EDS)分析第二相粒子成分;用FEI  TECNAIG200型透射电子显微镜(TEM)观察合金时效后的形貌，加速电压为200kV。

　　2　试验结果与讨论

　　2.1　对力学性能的影响

　　由表1可以看出，6063铝合金经双级时效处理(170℃×2h+200℃×1.5h)后的力学性能比单级时效处理(180℃×6h)后的更优;在170℃×2h时效处理后继续进行200℃×1.5h的时效处理，使能硬度继续上升，增幅达到26HB。

　　2.2　对显微组织的影响

　　6063铝合金经180 ℃×6h时效处理后，晶内析出相为沿铝基体[100]和[010]方向析出的、尺寸约为80nm的针状β″相，点状相为沿基体[001]方向析出的β″相，如图1(a)所示;晶界析出相β已明显球化，无沉淀析出带(PFZ)宽度约250nm，如图1(c)所示。