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在 標(biāo)準(zhǔn)GB/T3190中規(guī)定的6063鋁合金成分范圍內(nèi),對(duì)化學(xué)成分的取值不同,會(huì)得到不同的材質(zhì)特性,當(dāng)化學(xué)成分的范圍很大時(shí),其性能差異會(huì)在很大范圍內(nèi)波動(dòng),以致型材的綜合性能會(huì)無(wú)法控制。
6063鋁合金的化學(xué)成分成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋁合金建筑型材的重要的一環(huán)。
一、合金元素的作用及其對(duì)性能的影響 
6063鋁合金是AL-Mg-Si系中具有中等強(qiáng)度的可熱處理強(qiáng)化合金,Mg和Si是主要合金元素,優(yōu)選化學(xué)成分的主要工作是確定Mg和Si的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)。
1.1Mg的作用和影響 Mg和Si組成強(qiáng)化相Mg2Si,Mg的含量愈高,Mg2Si的數(shù)量就愈多,熱處理強(qiáng)化效果就愈大,型材的抗拉強(qiáng)度就愈高,但變形抗力也隨之增大,合金的塑性下降,加工性能變壞,耐蝕性變壞。
1.2Si的作用和影響 Si的數(shù)量應(yīng)使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在,以確保Mg的作用得到充分的發(fā)揮。隨著Si含量增加,合金的晶粒變細(xì),金屬流動(dòng)性增大,鑄造性能變好,熱處理強(qiáng)化效果增加,型材的抗拉強(qiáng)度提高塑性降低,耐蝕性變壞。
二、Mg和Si含量的選擇
2.1Mg2Si量的確定
2.1.1Mg2Si相在合金中的作用 Mg2Si在合金中能隨著溫度的變化而溶解或析出,并以不同的形態(tài)存在于合金中: (1)彌散相β’’固溶體中析出的Mg2Si相彌散質(zhì)點(diǎn),是一種不穩(wěn)定相,會(huì)隨溫度的升高而長(zhǎng)大。 (2)過(guò)渡相β’ 是β’’由長(zhǎng)大而成的中間亞穩(wěn)定相,也會(huì)隨溫度的升高而長(zhǎng)大。(3)沉淀相β是由β’ 相長(zhǎng)大而成的穩(wěn)定相,多聚集于晶界和枝晶界。 能起強(qiáng)化作用Mg2Si相是當(dāng)其處于β’’彌散相狀態(tài)的時(shí)候,將β相變成β’’相的過(guò)程就是強(qiáng)化過(guò)程,反之則是軟化過(guò)程。
2.1.2Mg2Si量的選擇 6063鋁合金的熱處理強(qiáng)化效果是隨著Mg2Si量的增加而增大。當(dāng)Mg2Si的量在0.71%~1.03%范圍內(nèi)時(shí),其抗拉強(qiáng)度隨Mg2Si量的增加近似線性地提高,但變形抗力也跟著提高,加工變得困難。但Mg2Si量小于0.72%時(shí),對(duì)于擠壓系數(shù)偏小(小于或等于30)的制品,抗拉強(qiáng)度值有達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的危險(xiǎn)。當(dāng)Mg2Si量超過(guò)0.9%時(shí),合金的塑性有降低趨勢(shì)。 GB/T5237.1—2000標(biāo)準(zhǔn)中要求6063鋁合金T5狀態(tài)型材的σb≥160MPa,T6狀態(tài)型材σb≥205MPa,實(shí)踐證明.該合金的 可達(dá)到260MPa。但大批量生產(chǎn)的影響因素很多,不可能確保都達(dá)到這么高。綜合的考慮,型材既要強(qiáng)度高,能確保產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)要求,又要使合金易于擠壓,有利于提高生產(chǎn)效率。我們?cè)O(shè)計(jì)合金強(qiáng)度時(shí),對(duì)于T5狀態(tài)交貨的型材,取200MPa為設(shè)計(jì)值。
2.1.3Mg含量的確定 Mg2Si的量一經(jīng)確定,Mg含量可按下式計(jì)算: Mg%=(1.73×Mg2Si%)/2.73  2.1.4Si含量的確定 Si的含量必須滿足所有Mg都形成Mg2Si的要求。由于Mg2Si中Mg和Si的相對(duì)原子質(zhì)量之比為Mg/Si=1.73 ,所以基本Si量為Si基=Mg/1.73。 但是實(shí)踐證明,若按Si基進(jìn)行配料時(shí),生產(chǎn)出來(lái)的合金其抗拉強(qiáng)度往往偏低而不合格。顯然是合金中Mg2Si數(shù)量不足所致。原因是合金中的Fe、Mn等雜質(zhì)元素?fù)寠Z了Si,例如Fe可以與Si形成ALFeSi化合物。所以,合金中必須要有過(guò)剩的Si以補(bǔ)充Si的損失。合金中有過(guò)剩的Si還會(huì)對(duì)提高抗拉強(qiáng)度起補(bǔ)充作用。合金抗拉強(qiáng)度的提高是Mg2Si和過(guò)剩Si貢獻(xiàn)之和。當(dāng)合金中Fe含量偏高時(shí),Si還能降低Fe的不利影響。但是由于Si會(huì)降低合金的塑性和耐蝕性,所以Si過(guò)應(yīng)有合理的控制。我廠根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為過(guò)剩Si量選擇在0.09% ~0.13%范圍內(nèi)是比較好的。 合金中Si含量應(yīng)是:Si%=(Si基+Si過(guò))%




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鋁板折彎主要有兩個(gè)重要指標(biāo),一個(gè)是鋁板的綜合強(qiáng)度,一個(gè)是鋁板的密度。鋁板廠家就從這兩個(gè)方面進(jìn)行分析,如何選擇折彎鋁板型號(hào)。
   種是5000系列的鋁合金,主要用于鈑金結(jié)構(gòu)件,5000系列的鋁板屬于較常用的合金鋁板系列,主要其他元素還有鎂,含鎂量在3-5%之間。又可以稱為鋁鎂合金。

  主要特點(diǎn)是:密度低、抗拉強(qiáng)度高、延伸率高。密度低于其他系列鋁合金。加工工藝為連鑄連軋,屬于熱軋鋁板系列。主要在我國(guó)5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。
  經(jīng)常用到的是5052,它有良好的成型加工性能,抗腐蝕性,可焊性,疲勞強(qiáng)度,中等的靜態(tài)強(qiáng)度,用于制造飛機(jī)油管,油箱,以及交通車輛,船舶的鈑金件等。
  第二種是6000系列的鋁合金,主要做機(jī)加工件,和5000系列不同,6000系列合金加入了硅元素,這樣6000系列的鋁合金硬度就得到很大提高,機(jī)械加工性能很好。另外適用于抗腐蝕性、氧化性要求高的應(yīng)用。容易圖層,強(qiáng)度高,抗腐蝕性強(qiáng)。鋁板廠家經(jīng)常用到的是6061鋁合金,用于機(jī)加工件,切削性能良好(5000系列就不好)。

  鋁板牌號(hào)代表的含義:
  F:自由加工狀態(tài)(不常見(jiàn))
  O:退火狀態(tài)(機(jī)械專業(yè)的人應(yīng)該都知道,我也在這里啰嗦一句,退火指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持一段時(shí)間,然后以一定的速度冷卻。這樣的話就可以降低材料的硬度,改善切斜加工性能,殘余應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸,鈑金折彎的時(shí)候就不容易裂紋,簡(jiǎn)單說(shuō)鋁合金O態(tài)的話就是軟態(tài),比較軟)。
  H:加工硬化狀態(tài)(又叫做冷作硬化,也是熱處理課程里面的知識(shí),硬度、強(qiáng)度、耐磨性增加,不好加工)
  T:熱處理狀態(tài)(T代號(hào)后面必須跟一位或多位數(shù)字,是穩(wěn)定的狀態(tài)產(chǎn)品)




鋁合金是以鋁為基的合金總稱。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳,次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。

鋁合金板材分類   
1)鋁合金板材按表面處理方式可分為非涂漆產(chǎn)品和涂漆產(chǎn)品兩大類。   
2)按涂裝工藝可分為:噴涂板產(chǎn)品和預(yù)輥涂板;   
3)按涂漆種類可分為:聚酯、聚氨酯、聚酰胺、改性硅、氟碳等。

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料,在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,對(duì)鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多,使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了鋁合金焊接技術(shù)的發(fā)展,同時(shí)焊接技術(shù)的發(fā)展又拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域,因此鋁合金的焊接技術(shù)正成為研究的熱點(diǎn)之一。   

純鋁的密度小(ρ=2.7g/m3),大約是鐵的 1/3,熔點(diǎn)低(660℃),鋁是面心立方結(jié)構(gòu),故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各種型材、板材。抗腐蝕性能好;但是純鋁的強(qiáng)度很低,退火狀態(tài) σb 值約為8kgf/mm2,故不宜作結(jié)構(gòu)材料。通過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn),人們逐漸以加入合金元素及運(yùn)用熱處理等方法來(lái)強(qiáng)化鋁,這就得到了一系列的鋁合金。 添加一定元素形成的合金在保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還能具有較高的強(qiáng)度,σb 值分別可達(dá) 24~60kgf/mm2。這樣使得其“比強(qiáng)度”(強(qiáng)度與比重的比值 σb/ρ)勝過(guò)很多合金鋼,成為理想的結(jié)構(gòu)材料,廣泛用于機(jī)械制造、運(yùn)輸機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械及航空工業(yè)等方面,飛機(jī)的機(jī)身、蒙皮、壓氣機(jī)等常以鋁合金制造,以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接,結(jié)構(gòu)重量可減輕50%以上。   

鋁合金密度低,但強(qiáng)度比較高,接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼,塑性好,可加工成各種型材,具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性,工業(yè)上廣泛使用,使用量?jī)H次于鋼。   

鋁合金分兩大類:鑄造鋁合金,在鑄態(tài)下使用;變形鋁合金,能承受壓力加工,。可加工成各種形態(tài)、規(guī)格的鋁合金材。主要用于制造航空器材、建筑用門窗等。

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