6 系铝合金的主要合金元素有镁、硅、铜,其作用如下:
(1)
镁和硅
镁、硅含量的变化对退火状态的 Al-Mg-Si合金抗拉强度和伸长率的影响不明显。
随着镁、硅含量的增加,Al-Mg-Si 合金淬火自然时效状态的抗拉强度提高,伸长率降低。当镁、硅总含量一定时,镁、硅含量之比对性能也有很大影响。固定镁含量,合金的抗拉强度随着硅含量的增加而提高。固定
Mg2Si 相的含量,增加硅含量,合金的强化效果提高,而伸长率稍有提高。固定硅含量,合金的抗拉强度随着镁含量的增加而提高。含硅量较小的合金,抗拉强度的最大值位于α
(Al)-Mg2Si-Mg2Al
3
。三相区内。Al-Mg-Si
合金三元合金抗拉强度的最大值位于α (Al)-Mg2Si-Si
三相区内。
镁、硅对淬火人工时效状态合金的力学性能的影响规律,与淬火自然时效状态合金的基本相同,但抗拉强度有很大提高,最大值仍位于α(Al)-Mg2Si-Si 三相区内,同时伸长率相应降低。
合金中存在剩余Si 和Mg2Si 时,随其数量的增加,耐蚀性能降低。但当合金位于α(Al)-Mg2Si 两相区以及Mg2Si 相全部固溶于基体的单相区内的合金,耐蚀性最好。所有合金均无应力腐蚀破裂倾向。
合金在焊接时,焊接裂纹倾向性较大,但在α (Al)-Mg2Si
两相区中,成分 ω(Si)=0.2%~0.4%,
ω(Mg)=1.2%~1.4 %的合金和在α(Al)-Mg2Si-Si 三相区中,成分ω(Si)=1.2%~2.0%
, ω(Mg)=0.8%~2.0%的合金,其焊接裂纹倾向较小。
(2)
铜
Al-Mg-Si 合金中添加铜后,铜在组织中的存在形式不仅取决于铜含量,而且受镁、硅含量的影响。当铜含量很少,ω(Mg):ω(Si)=1.73:1 时,则形成Mg2Si 相,铜全部固溶于基体中;当铜含量较多,ω(mg):w(Si)
< 1.08时,可能形成
W(Al4CuMg5Si
4) 相,剩余的铜则形成CuAl2
;当铜含量多, ω(Mg):w(Si)>
1.73时,可能形成 S(Al2CuMg) 和CuAl2 相。W
相与 S相、
CuAl2 相和
Mg2Si 相不同,固态下只部分溶解参与强化,其强化作用不如
Mg2Si 相的大。
合金中加入铜,不仅显著改善了合金在热加工时的塑性,而且增加了热处理强化效果,还能抑制挤压效应,降低合金因加锰后所出现的各向异性。
6 系铝合金中的微量添加元素有锰、铬、钛,而杂质元素主要有铁、锌等,其作用如下:
(1)
锰
合金中加锰可以提高强度,改善耐蚀性、冲击韧性和弯曲性能。在 AlMg0.7Si1.0合金中添加铜、锰,当
ω(Mn)<0.2%时,随着锰含量的增加合金的强度提高很高。锰含量继续增加,锰与硅形成 AlMnSi
相,损失了一部分形成Mg2Si 相所必须的硅,而AlMnSi
相的强化作用比 Mg2Si 相小。因而,合金强化效果下降。
锰和铜同时加入时,其强化效果不如单独加锰的好,但可使伸长率提高,并改善退火状态制品的晶粒度。
当合金中加入锰后,由于锰在α相中产生严重的晶内偏析,影响了合金的再结晶过程,会造成退火制品的晶粒粗化。为获得细晶粒材料,铸锭必须进行高温均匀化
(550℃ )
以消除锰偏析。退火时以快速升温为好。
(2)
铬
铬和锰有相似的作用。铬可抑制Mg2Si 相在晶界的析出,延缓自然时效过程,提高人工时效后的强度。铬可细化晶粒,使再结晶后的晶粒呈细长状,因而可提高合金的耐蚀性,适宜的ω(Cr)=0.15%~0.3% 。
(3)
钛
6系铝合金中添加 ω(Ti)=0.02%~0.1%
和 ω(Cr)=0.01%~0.2%,可以减少铸锭的柱状晶组织,改善合金的锻造性能,并细化制品的晶粒。
(4)
铁
含少量的铁(ω(Fe)<0.4 %时)对力学性能没有坏影响,并可以细化晶粒。ω(Fe)>0.7 %时,生成不溶的(AlMnFeSi) 相,会降低制品的强度、塑性和耐蚀性能。合金中含有铁时,能使制品表面阳极氧化处理后的色泽变坏。
(5)
锌
少量杂质锌对合金的强度影响不大,其ω(Zn)<0.3% 。