Al-0.8Mg-0.66Si-0.3Cu合金固溶时效特性

　　Al-Mg-Si合金(6000系列)以其优良的强度、耐蚀性、焊接性、抗应力腐蚀等性能，在建筑材料、航空及汽车工业已经得到广泛的应用[1-2]。Al-Mg-Si合金是可热处理强化的合金，主要强化方式是通过时效析出β″或β′相产生强化[3-4]，因而通过合金化及优化固溶时效工艺参数可有效提高合金的综合力学性能，以达到中等结构材料使用性能要求。因此，研究中基于添加一定合金元素铜的基础上，优化出合金相应的固溶时效工艺参数及合理的热处理方式，以进一步探索Al-Mg-Si-Cu系合金综合性能的潜力，为今后开发和应用该合金奠定良好基础。

　　1 实验方法

　　试验中采用纯铝、纯镁、纯铜、纯锌和Al-10%Mn与Al-50%Si中间合金为原料配制Al-Mg-Si-Cu合金，化学成分为：0.8%Mg，0.66%Si，0.3%Cu，余量Al。合金在功率为7.5kW的电炉中用石墨坩埚熔炼。将纯铝锭和纯铜装入石墨坩埚中熔清后，分别将Al-Mn和Al-Si中间合金加入到熔池中，升温至750℃，待全部熔化后，降温至720℃后压入纯锌和纯镁，熔化后保温10min，浇注到铁模中，获得尺寸为16mm×80mm×200mm的扁锭。

　　铸锭经变形量为60%的热轧变形后，在520℃进行30~90min固溶水淬处理，随后经变形量为50% 的冷轧变形，在FN101-1S鼓风干燥箱中进行时效处理，时效温度分别选择在170和200℃，时效时间为0.5~10h。然后在最佳固溶时效工艺参数的基础上，分别探讨固溶时效、固溶时效冷轧、固溶时效冷轧时效等工艺对合金性能的影响，其中冷轧加工率为50%，二次时效工艺为170℃×1h。分别采用HB-3000布氏硬度计和CMM77Z大型金相显微镜对不同处理状态合金进行硬度测试和金相显微组织观察，并用线切割制取标准拉伸试样，在WDW3200微机控制电子万能试验机上进行力学性能测试，用XL30W 扫描电镜观察合金的拉伸断口形貌。

　　2 试验结果与讨论

　　2.1 固溶保温时间对合金组织及性能的影响

　　图1为固溶保温时间对Al-0.8Mg-0.66Si-0.3Cu合金显微组织的影响。由图1可知，当固溶时间较短时(保温时间为30min)，其组织基本保留了冷轧组织特征，晶粒呈明显的沿轧制变形方向拉长形态。随着保温时间的不断延长，合金晶粒有明显的变化，由原来的变形组织逐步向多边形晶粒组织演变，且第二相粒子也逐渐由晶界处向晶内进行固溶。当保温时间延长至50min时，合金组织基本无明显的晶粒取向性，大部分晶粒已呈现为多边形等轴晶粒组织，此时晶界处有少量的未溶第二相粒子存在。当继续延长保温时间，合金的显微组织仍保持多边形晶粒组织，第二相粒子基本固溶于基体内部，但此时有部分晶粒开始粗大化。综合考虑在固溶处理时必须控制晶粒长大，较佳的固溶保温时间为50min左右。