均勻化制度對鋁合金擠壓型材組織和性能影響

趙紅達 張乾坤

（保定諾博汽車裝飾件有限公司 河北 保定 072550）

引言

Al-Mg-Si系鋁合金是可熱處理強化鋁合金，具有極好的熱塑性和較高強度，良好的導電導熱性，易于加工，被廣泛用于航空航天、船舶，汽車等領域。Al-Mg-Si系合金鑄錠為非平衡凝固，成分分布不均勻，易產生晶內偏析，導致合金的力學性能及塑性顯著降低。通過合理的均勻化制度，可使合金元素通過擴散在基體中均勻分布，同時可提高鋁基體中的固溶度，為后續時效過程提供更多的形核質點，促進強化相的析出，進而達到強化合金的目的，對后續加工工序及最終制品性能將產生很大影響。因此本文主要在低溫長時、高溫短時的不同均勻化制度對擠壓型材組織、力學性能、折彎性能及吸能性能進行深入分析，研究其變化規律[1]。

1 試驗方法

本實驗采用6xxx系鋁合金鑄棒，進行不同均勻化處理，研究同一擠壓工藝下不同均勻化制度對合金擠壓后性能的影響。本實驗采用差熱分析與金相顯微組織相結合的方法，判斷合金在不同的均勻化制度下是否發生過燒。采用金相顯微鏡(OM)分別觀察鑄棒及擠壓型材的顯微組織，對擠壓時效后的試樣進行偏光顯微組織觀察，試樣經過研磨、拋光和陽極復膜后，在偏光下拍攝組織照片。采用萬能試驗機進行拉伸實驗，用壓力試驗機進行準靜態壓潰實驗研究。

2 試驗結果

2.1 過燒分析

2.1.1 DTA檢測

為了加速鑄錠組織的均勻化過程，應盡可能提高均勻化退火溫度，由于低于非平衡固相線溫度進行均勻化退火難以達到組織均勻化。因此，在均勻化過程中，首先要保證均勻化溫度未達到過燒溫度，鑄錠出現波谷的溫度略高于經過均勻化鑄錠的溫度，但整體溫度變化較小;可確定過燒溫度在590℃左右。因此，判斷合金在不同均勻化制度下是否過燒還需與顯微組織相結合[2]。

2.1.2 鑄態顯微組織

在高于非平衡固相線溫度下進行均勻化退火，可達到均勻化的目的，均勻化的保溫時間也直接影響非平衡相溶解及消除晶內偏析所需的時間，即均勻化溫度及保溫時間均能影響均勻化效果的好壞，所以通過微觀組織判斷是否發生過燒及均勻化效果。鑄棒顯微組織均未出現過燒特征，且無明顯缺陷，說明該均勻化制度下均未發生過燒現象。

2.2 擠壓型材顯微組織經不同

均勻化制度熱處理后擠壓型材邊部顯微組織。沿著皮質層部分晶粒被壓碎，出現細小晶粒，靠近心部，晶粒呈纖維狀。均勻化溫度在490～520℃時，未出現皮質層，均勻化溫度為550℃時，出現了不同厚度的皮質層，，皮質層厚度最大為93.37μm;隨著均勻化溫度升高至580℃，皮質層最厚為285.12μm，。皮質層的出現說明在擠壓過程中，均勻化效果越好，型材所受的力越大，產生熱量越多。該熱量可使擠壓破碎的細小晶粒發生二次再結晶，再結晶在形核長大期間同時進行金屬的形變;在再結晶完成之前，再結晶晶粒中心的位錯密度達到足夠發生另一次再結晶，新的形核周期又開始，于是在已再結晶的晶粒中又開始新一輪的形核長大。最終導致出現較厚的再結晶層即皮質層[3]。

2.3 機械性能

2.3.1 力學性能不同

均勻化制度下合金的力學性能。均勻化制度為490℃×8h、520℃×8h時力學性能高于550℃×8h、580℃×8h，斷后伸率變化不大。與微觀組織觀察相結合，在相同的擠壓工藝下，在擠壓過程中出現動態再結晶及晶粒長大現象，層錯能較大，所受的變形抗力較大，即擠壓前均勻化效果較好，擠壓后在宏觀抗拉強度上表現為強度下降，也就是說皮質層的出現會使擠壓后型材的力學性能出現略微下降，但韌性變化較小。

2.3.2 折彎性能不同

均勻化制度下合金的折彎性能，均勻化溫度為550℃和580℃時，無論是垂直于擠壓方向還是平行擠壓方向的型材，折彎角度均大于均勻化溫度為490℃和520℃的型材。垂直于擠壓方向的型材，均勻化制度為550℃×8h時折彎角度最大，折彎性能最好;平行于擠壓方向的型材，均勻化制度為580℃×8h時折彎角度最大，折彎性能最好。整體來說，均勻化制度為550℃×8h、580℃×8h時折彎性能較好[4]。

3 結語

（1)過燒實驗檢測，經DTA檢測與鑄態顯微組織相結合，均未發生過燒現象。（2)均勻化效果越好，會產生較厚的皮質層。皮質層的出現會使擠壓后型材力學性能略微下降。（3)均勻化溫度在550～580℃時，吸能性能隨溫度升高的變化影響較大;均勻化溫度在490～520℃時，吸能性能隨溫度的變化影響不大。（4)整體來說，均勻化制度為580℃×8h時，吸能性能最好，折彎性能較好。