擠壓速度對6063鋁合金型材組織及性能的影響

蔡 蓮，盧有慶

（南南鋁業股份有限公司，廣西 南寧 530022）

6063鋁合金屬于Al-Mg-Si系列中具有中等強度、優良焊接性能及良好耐蝕性等特點，被廣泛應用于交通、建筑、機械等行業[1，2]。6063在合金成分、時效制度等方面已有較多研究[3-5]，但擠壓速度對6063型材組織及時效后性能的影響還鮮有報道。本文以公司自產6063合金為研究對象，研究了不同擠壓速度對6063型材組織及后續時效性能的影響。

1 實驗材料及方法

1.1 實驗材料

實驗材料為本公司自產6063合金鑄錠，其成分見表1。實驗用6063微觀組織如圖1所示，平均尺寸為94μm。

表1 6063合金化學成分(質量分數，%)

圖1 6063鑄錠組織

1.2 試驗方法

擠壓在公司1100T擠壓機上進行，鑄錠尺寸為φ120mm×470mm，擠壓比為48。從生產需求出發，設定擠壓筒溫度為430℃、模具溫度450℃、鑄錠溫度450℃、擠壓桿速度分別為1mm/s、2mm/s、3mm/s、4mm/s、6mm/s，冷卻方式為水冷。擠壓完成后，立即取樣進行硬度及微觀組織觀察，鋁合金型材時效制度為200℃/4h。

硬度采用維氏硬度計表征，試樣經10%硝酸酒精拋光+2.5%氟硼酸水溶液覆膜后，在帶偏振光的蔡司顯微鏡進行組織觀察并進行晶粒度統計。

2 實驗結果及分析

2.1 擠壓速度對基材性能的影響

圖2 擠壓速度對基材硬度的影響

擠壓完成后基材硬度如圖2所示，可以看出，擠壓速度逐漸增加，基材硬度也隨之上升。這源于擠壓速度增加，應變速率加快，金屬變形所吸收的能量轉化為變形熱無法迅速散發，致使型材溫度上升，也即是固溶度提高，合金硬度隨之上升。

2.2 擠壓速度對基材微觀組織的影響

不同擠壓速度下基材微觀組織如圖3所示，可以看出，晶粒尺寸分布均勻；擠壓速度越快，其晶粒尺寸逐漸增大。這是由于擠壓速度增加致使型材變形溫度升高，合金元素擴散加快，再結晶形核及長大速率亦增加，促使晶粒尺寸發生長大[6]。

圖3 擠壓速度對微觀組織的影響

圖4 時效后6063硬度

2.3 擠壓速度對時效后合金性能的影響

為探究擠壓速度對時效后合金性能的影響，特將擠壓后型材進行時效處理，時效后性能如圖4所示，可以看出時效后合金硬度大體上隨擠壓速度增加而增加。時效后合金硬度強度主要由析出相和晶粒尺寸決定，隨擠壓速度增加，固溶度增加，基體中合金元素過飽和度增加，在時效過程中，能夠析出較多有利于強度硬度增加的析出相。但當擠壓速度超過4mm/s時，時效后合金強度出現下降則是由于溫度上升致使合金晶粒發生長大，不利于合金性能提升。

3 結論

隨擠壓速度增加，6063鋁合金型材基材硬度也逐漸增加，晶粒尺寸亦逐漸增大。當擠壓速度為4mm/s時型材時效后硬度最高。