(1) Caracteristicile aliajelor de aluminiu din seria 6xxx
Aliajele de aluminiu din seria 6xxx sunt aliaje de aluminiu cu magneziu și siliciu ca elemente principale de aliere și faza Mg2Si ca fază de întărire. Sunt aliaje de aluminiu tratabile termic. Aliajele au avantajele rezistenței medii, rezistenței ridicate la coroziune, lipsei de tendință de fisurare prin coroziune, performanță bună la sudare, performanță la coroziune nemodificată în zona de sudare, formabilitate și procesabilitate bună. Când cuprul este conținut în aliaj, rezistența aliajului poate fi apropiată de cea a aliajelor de aluminiu din seria 2xxx, iar procesabilitatea este mai bună decât cea a aliajelor de aluminiu din seria 2XXx, dar rezistența la coroziune se deteriorează. Aliajul are performanțe bune de forjare. Cele mai utilizate aliaje din această serie sunt aliajele 6061 și 6063, care au cea mai bună performanță și economie. Principalele produse sunt profilele extrudate, iar cea mai mare aplicație a acestui aliaj sunt profilele arhitecturale.
(2) Rolul principalelor elemente de aliere și impurități
Principalele elemente de aliere ale aliajelor de aluminiu din seria 6XXX sunt Mg, Si și Cu, iar rolurile lor sunt următoarele.
1) Rolul lui g și Si
Modificarea conținutului de Mg și Si are un efect redus asupra rezistenței la tracțiune și a alungirii aliajului Al-Mg-Si în starea recoaptă.
Odată cu creșterea conținutului de Mg și Si, rezistența la tracțiune a aliajului Al-Mg-Si în starea naturală de îmbătrânire stinsă crește, iar alungirea scade. Când conținutul total de Mg și Si este constant, modificarea raportului de conținut de Mg și Si are, de asemenea, un efect mare asupra performanței. Cu un conținut fix de Mg, rezistența la tracțiune a aliajului crește odată cu creșterea conținutului de Si. Cu un conținut fix de fază de Mg2Si și o creștere a conținutului de Si, efectul de întărire al aliajului este îmbunătățit, în timp ce alungirea este ușor îmbunătățită. Cu un conținut fix de Si, rezistența la tracțiune a aliajului crește odată cu creșterea conținutului de Mg. Pentru aliajele cu un conținut mic de Si, rezistența maximă la tracțiune este situată în regiunea trifazată (Al)-Mg2Si-Mg2Al. Rezistența maximă la tracțiune a aliajului ternar A1-Mg-Si este situată în regiunea trifazată a(Al)-Mg2Si-Si.
Influența Mg și Si asupra proprietăților mecanice ale aliajului în starea de îmbătrânire artificială stinsă este practic aceeași cu cea a aliajului în starea naturală de îmbătrânire stinsă, dar rezistența la tracțiune este mult îmbunătățită, iar valoarea maximă este încă situată. în regiunea trifazată a(Al)-MgzSi-Si, în timp ce alungirea scade în mod corespunzător.
Când există reziduuri de Si și MgSi în aliaj, rezistența la coroziune scade odată cu creșterea cantității acestora. Cu toate acestea, atunci când aliajul este situat în regiunea bifazată a(Al-MgzSi și aliajul în regiunea monofazată unde faza MgSi este complet dizolvată în matrice, rezistența la coroziune este cea mai bună. Toate aliajele nu au nicio tendință pentru a solicita fisurarea coroziunii.
Când aliajul este sudat, tendința de a suda fisuri este relativ mare, dar în regiunea bifazată a(Al-Mg2Si, aliajul cu o compoziție de 0.2%~0.4 %Si și 1,2%~1,4%Mg și în regiunea trifazată a(Al)-Mg2Si-Si, aliajul cu o compoziție de 1,2%~2.0%Si și 0. 8%~2.0%Mg are o tendință relativ mică de a suda fisuri.
2) Efectul Cu
După adăugarea Cu la aliajul AI-Mg-Si, forma de existență a Cu în structură depinde nu numai de conținutul de Cu, ci și de conținutul de Mg și Si. Când conținutul de Cu este foarte mic și raportul Mg:Si este de 1,73:1, se formează faza MgSi și tot Cu este dizolvat în matrice; când conținutul de Cu este mare și raportul Mg:Si este mai mic de 1,08, se poate forma faza W (AlCuMgsSi), iar Cu rămasă formează CuAl; când conținutul de Cu este mare și raportul Mg:Si este mai mare de 1,73, se pot forma fazele S (AlCuMg) și CuAl. Faza W este diferită de faza S, faza CuAl și faza MgSi. Este doar parțial dizolvat în stare solidă, iar efectul său de întărire nu este la fel de mare ca cel al fazei MgSi.
Adăugarea de Cu în aliaj nu numai că îmbunătățește semnificativ plasticitatea aliajului în timpul prelucrării la cald, dar crește și efectul de întărire al tratamentului termic. De asemenea, poate suprima efectul de extrudare și poate reduce anizotropia care apare după adăugarea de Mn.
3) Rolul Mn, Cr, Ti, Fe și Zn
Oligoelementele adăugate în aliajul A1 din seria 6XXX includ Mn, Cr și Ti, în timp ce elementele de impurități includ în principal Fe, Zn etc., iar funcțiile lor sunt următoarele.
Mn: Adăugarea de Mn la aliaj poate îmbunătăți rezistența, rezistența la coroziune, duritatea la impact și proprietățile de îndoire. Când se adaugă Cu și Mn la aliajul AlMg{{0}.7Si1.0, când conținutul de Mn este mai mic de 0,2%, rezistența aliajului crește odată cu creșterea conținutului de Mn. Cu toate acestea, pe măsură ce conținutul de Mn continuă să crească, Mn și Si formează faza AlMnSi, care pierde o parte din Si necesar formării fazei Mg2Si, iar efectul de întărire al fazei AlMnSi este mai mic decât cel al fazei Mg2Si. Prin urmare, efectul de întărire al aliajului scade.
Când Mn și Cu sunt adăugate în același timp, efectul de întărire nu este la fel de bun ca adăugarea de Mn singur, dar poate crește alungirea și poate îmbunătăți dimensiunea granulelor produsului recoapt.
Când se adaugă Mn în aliaj, din cauza segregării intracristaline grave a Mn în faza a, procesul de recristalizare a aliajului este afectat, rezultând îngroșarea granulelor a produsului recoapt. Pentru a obține materiale cu granulație fină, lingoul trebuie omogenizat la temperatură ridicată (550 grade ) pentru a elimina segregarea Mn. Este mai bine să se încălzească rapid în timpul recoacerii.
Cr: Cr și Mn au efecte similare. Cr inhibă precipitarea fazei de Mg2Si la limita cerealelor, întârzie procesul natural de îmbătrânire și îmbunătățește rezistența după îmbătrânirea artificială. Cr poate rafina boabele și poate face boabele subțiri după recristalizare, îmbunătățind astfel rezistența la coroziune a aliajului. Conținutul Cr este în general de 0,15%~0,3%.
Ti: Adăugarea de {{0}}.02%~0,1% Ti și 0,01%~0,2% Cr la aliajele de aluminiu din seria 6XXX poate reduce structura cristalină columnară a lingoul, îmbunătățește performanța de forjare a aliajului și rafina granulele produsului.
Fe: o cantitate mică de Fe (mai puțin de {{0}},4%) poate rafina boabele. Când conținutul de Fe depășește 0,7%, se generează o fază insolubilă (AlMnFeSi), care reduce rezistența, plasticitatea și rezistența la coroziune a produsului. Când Fe este conținut în aliaj, culoarea produsului după tratamentul de anodizare poate fi deteriorată.
Zn: o cantitate mică de impuritate Zn are un efect redus asupra rezistenței aliajului, iar conținutul acestuia poate fi de până la 0,3%.