6063铝合金时效制度的研究
6063铝合金（铝-镁-硅合金）显示出中等强度，优良的成型性，良好的耐腐蚀性，被广泛应用于生产产品和汽车的车身面板。本文以工业经常使用的6063铝合金为研究对象，利用对XRD，万能试验机研究了时效温度和时效时间对该合金力学性能的影响，结果表明，随着人工时效的时间和温度的不断增加，材料的强度和硬度也不断增加，延伸率下降；二级时效的6063铝合金的强度以及硬度要比一级时效的6063铝合金高；自然时效具有较好的综合力学性能。
关键词 6063铝合金，时效，力学性能，组织结1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 铝合金分类 1
1.3 铝合金中主要的合金成分 4
1.4 6063铝合金时效制度的研究 4
1.5 主要研究的内容与方法 6
1.6 选题的意义及目的 6
2 实验材料与研究方法 7
2.1 实验材料与设备 7
2.1.1 实验材料 8
2.1.2 实验设备 8
3 实验结果分析 13
3.1 自然时效力学性能 13
3.2 人工（一级时效）时效力学性能 14
3.3 人工（二级时效）时效力学性能 18
3.4 组织分析 22
3.4.1 XRD分析 22
3.4.2 TEM分析 23
3.5 讨论分析 23
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
1 绪论
1.1 研究背景
6063铝合金中合金元素主要为镁与硅，其具有非常优良的加工性能、极佳的可焊接性、挤出性能和电镀性能、具有非常好的抗腐蚀性能、韧性、并且同时容易抛光、上色膜、优良的阳极氧化效果，是非常典型的挤压合金。属于低合金化的Al-Mg-Si系高塑性合金。
6063铝合金质量轻并且强度高，所以被广泛用于建筑类铝门窗、幕墙上的装饰架、建筑类型材、灌溉管材、车辆、建筑、升降机、家庭装饰、飞机、栅栏、海洋舰船、汽车等结构中。随着科学技术的飞速进步和经济的快速发展，铝合金型材的市场需求越来越大。6063铝合金以其优良的性能在2008年产量达到2690万吨，并以每年8%左右的速度递增，估计到2020年6063铝合金的产量会翻一番，达到6900万吨/年。
6063铝合金型材以其良好的塑性、优良的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后表面华丽的色泽等诸多优点[1]。但是6063铝合金型材在生产过程中也经常会出现一些缺陷而造成产品质量下降、成品率降低、造成工业生产成本增加，企业的效益下降，最终导致企业的市场竞争能力下降。因此，要着手解决6063铝合金型材的缺陷问题是企业从根源上提高自身竞争力的一个重要方面。
1.2 铝合金分类
1.2.1 铝合金用途介绍
1×××系列铝合金板材
1×××系列铝合金板材：代表的有1050、1060、1100。1×××系列铝合金的中含铝量是所有铝合金中最高的一个系列。现在常规工业中最频繁使用的一个系列产品，铝纯度可以达到99.00%以上。频繁使用，价格比较低廉的原因是因为材料中不含有其他金属元素，所以导致工业生产的流程非常单一化，没有太多的工艺流程。1050和1060系列是目前市场上使用量非常大的铝合金产品[2]。最低的含铝量的确定是根据1000系列铝合金板最后两位阿拉伯数字来确定的，例如：1060系列的最后两位阿拉伯数字为60，根据命名原则，含铝量必须达到99.5%以上，才能称的上是合格的产品。这个由国际牌号命名原则来确定的。
2×××系列铝板材
2×××系列铝板材：代表板材有2A16、2A06。2×××系列铝合金板材的最大特点是有较大的硬度，其中以铜原子含量最高，能达到4-6%。航空应用铝合金板材最经常使用2×××系列铝合金板，现在一般在常规工业中不使用。目前我国铝板的厂家生产的2×××系列量不大。而且产品质量也没有办法和国外相比。现在主要是从德国和韩国生产企业提供的，从国外买来铝板。2×××系列的铝板生产技术在中国将得到大大提高。这个因为随着我国航空航天事业的不断发展，我国在2xxx系列中必然将有很大的提升。
表1.1 铝合金分类介绍
序号 类别
1XXX系列 工业纯铝板
2XXX系列 Al-Cu、Al-Cu-Mn合金
3XXX系列 Al-Mn合金
4XXX系列 Al-Si合金
5XXX系列 Al-Mg合金
6XXX系列 Al-Mg-Si合金
7XXX系列 Al-Mg-Si-Cu合金
8XXX系列 其它类铝合金
3XXX系列铝板材
3×××系列铝合金板材：代表3003、3004、3A21为主要产品。还可以称为防锈铝合金。3×××系列铝板是由锰元素为主要合金成分，含量在1.1%-1.5%之间。目前我国生产3XXX系列铝板工艺已经比较熟练，是一款具有较强防锈功能的产品[3]。3XXX系列铝合金板材经常被在车底、空调、冰箱等环境潮湿中使用，同时3XXX系列铝合金板材价格高于1×××系列，是一款日常生产中比较常用的铝合金产品。
4XXX系列铝板
4×××系列铝板材：代表4A01。4×××系列的铝合金板中硅含量是非常高的系列。一般情况下，4×××系列产品硅含量能达到4.6%-7.0%。一般用于机械零件、建筑材料和焊接材料、锻造。具有比较好的耐蚀性，熔点较低的优良特点。产品特性描述:具有耐热、耐磨的特性。
5×××系列铝板材
5×××系列铝板材：代表产品5052、5005、5A05系列。5×××系列铝合金板材是属于经常使用的合金铝板系列，主要合金元素是镁，合金中含镁量一般在5-6%之间。同时又被称为铝镁合金，主要特点为延伸率高，抗拉强度高，密度低。在相同面积下，铝镁合金板材的重量比其他系列合金重量要低。所以用在航空方面，比如飞机油箱。铝合金不仅服务于航空航天、汽车和可再生能源工业，在纳米尺度它们被广泛用于表面改性工艺。
6XXX系列铝板材
6×××系列铝板材：代表6063。AL-Mg-Si系中，6063铝合金是具有中等强度的可热处理强化合金，主要合金元素是Mg和Si，当化学成分的范围很大时，在很大范围内其性能差异也上下波动，最终导致无法控制铝合金型材的综合性能。所以具有4×××系列和5×××系列的优良特点，广泛被应用在建筑铝门窗、幕墙的框架，对铝合金型材综合性能的要求远远高于工业型材标准。是为了使门窗、幕墙具有高的抗风压性能、装饰性能、耐蚀性能和装配性能[4]。6063铝合金适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的零件上。同时具有使用性能好、加工性好、涂层容易获得、接口特点优良。
7XXX系列铝板材
7×××系列铝板材代表：7075。锌元素为主要合金元素。属于航空应用系列，是铝镁锌铜合金，可热处理合金，所有超大超厚的7075铝合金板材一定全部要经过超声波探测，以用来确保没有砂眼、杂质等缺陷。是具有超高硬度铝合金，具有良好的耐磨性。7075铝合金板材经消除应力，加工后不会出现变形、翘曲等现象。7075铝合金板材的热导性较高，可以缩短成型时间，提高工作效率。板材、型材主要生产车体结构件、货架、门窗、装饰、散热器、发动机零件、轮毂、蒙皮等产品被广泛用于汽车、轻轨、地铁、高速列车等陆路运输业。
8XXX系列铝板材
8×××系列铝板材：生产，生活中经常使用的为8011铝合金板材，属于其他系列。8×××系列铝板材是以生产瓶盖为主要功能的铝合金板材，同时也会应用在散热器方面，但是铝箔是绝大部分的使用方式。
表1.2 铝合金的应用
分类 使用
家用装饰 照明灯饰，室内装潢，天花板，墙面等，家具，橱柜，冰箱，微波炉，音响设备。
交通工具 中国目前制造的大飞机，神舟飞船系列，卫星等方面，电梯，汽车内外装饰。
公共设施 电梯，太阳能反射片，建筑外观，标牌，铭牌。
1.3 铝合金中主要的合金成份
6063铝合金型材产品因为其具有重量轻、比强度高、造型美观等优良特性，近年来被广泛使用在民用建筑和交通运输等产品中。
在铝合金中，合金元素的不同会导致合金具有不同的性能，合金元素的含量多少也是合金力学性能和显微组织的变化的原因之一。国家标准GB/T3190中，6063铝合金规定的成分范围，对化学成分的取值范围不同，同时会得到不同的材质特性，在铝合金中具有很多的合金元素，根据研究表明，铝合金中的合金元素含量大概在以下图中所示的量左右，这也代表了铝合金中合金元素含量的一个平均水平。
原文链接：http://www.jxszl.com/hxycl/jscl/24706.html
