6063铝合金挤压材采用风淬的时效性能与组织研究

　　6063铝合金作为一种典型可热处理强化铝合金，不仅有良好的力学综合性能，而且具有优秀的抗腐蚀性能和易挤压加工等优点，广泛用于生产建筑型材和机械结构件等方面。6063铝合金挤压材的基本生产工艺为: 铸锭均匀化热处理→挤压加工→固溶淬火→人工时效[1 -8]。目前，出于成本控制等方面的考虑，某厂在实际挤压生产中，采用在线固溶风淬，而风淬的效果不一。本课题旨在通过对比在线风淬与固溶加热水淬的铝合金挤压材时效后的性能和微观组织，进一步了解在线风淬对该厂生产6063铝合金挤压材性能的影响，为改进生产方法提供依据。

　　1 试验方案

　　6063铝合金主要成分如表1所示。熔炼过程中加入了AlTiB细化剂，细化晶粒、改善组织，以提高综合性能。在铸锭均匀化热处理之后，挤压加工成厚度为2.5mm的挤压材，挤压出口温度为510℃～540℃，已达到6×××系铝合金的固溶温度要求。1#样品为某厂生产中挤压后未处理的; 2#样品为生产现场挤压后直接在现场进行强风淬火，然后经人工时效处理; 3#样品是挤压后离线进行540℃40min固溶、水淬处理，然后人工时效。2#、3#样品的人工时效制度均为170℃6h。参见表2。

　　三组样品在处理之后制成标准试样(符合GB/T228-1987 规范)，在CSS-44100型万能材料试验机上进行拉伸试验，获得拉伸力学性能数据，拉伸速度为2mm/min，每组参与拉伸试验的试样个数均为8个。

　　金相观察截取试样面为挤压方向侧面，在完成镶样、磨光、抛光、腐蚀之后，采用Leica DM ILM HC金相显微镜对试样进行金相显微组织观察。试样在预减薄至80μm左右后冲成Φ3mm的圆片，在双喷电解减薄仪上双喷减薄至穿孔，制备好的试样在TecnaiG2005型透射分析电镜上进行TEM组织形貌的观察。

　　2 试验结果

　　2.1 力学性能

　　测得三组样品的拉伸强度数据对比示于图1，可以看到2#样品风淬+时效后的拉伸强度不够高，比3#样品固溶、水淬+时效后的低不少。说明2#样品在线固溶风冷淬火的效果会直接影响后续人工时效强化的程度。风淬相对于水淬，由于冷却速度不够快、冷却不够均匀，溶质元素不能很好的留在基体中形成过饱和固溶体，从而影响时效过程中强化相析出，导致拉伸强度不如水淬的高。所以风淬后的时效强化效果不理想，与水淬样品相比较，它的力学性能与挤压样品的相比提升幅度不大。

　　2.2 金相组织观察

　　2#和3#样品的金相组织如图2所示。可见人工时效后合金组织中仍然能观察到挤压加工过程中被挤压拉伸变形呈长条状的晶粒; 由于Mg元素较为活泼较易被侵蚀，所以金相表面存在较多的腐蚀坑。从金相组织的角度来观察，风淬+时效和水淬+时效后的样品仅有细微差别，故需进一步从更加微观的尺度来分析两者的微观组织不同之处。