均匀化制度对铝合金挤压型材组织和性能影响

赵红达 张乾坤

（保定诺博汽车装饰件有限公司 河北 保定 072550）

引言

Al-Mg-Si系铝合金是可热处理强化铝合金，具有极好的热塑性和较高强度，良好的导电导热性，易于加工，被广泛用于航空航天、船舶，汽车等领域。Al-Mg-Si系合金铸锭为非平衡凝固，成分分布不均匀，易产生晶内偏析，导致合金的力学性能及塑性显著降低。通过合理的均匀化制度，可使合金元素通过扩散在基体中均匀分布，同时可提高铝基体中的固溶度，为后续时效过程提供更多的形核质点，促进强化相的析出，进而达到强化合金的目的，对后续加工工序及最终制品性能将产生很大影响。因此本文主要在低温长时、高温短时的不同均匀化制度对挤压型材组织、力学性能、折弯性能及吸能性能进行深入分析，研究其变化规律[1]。

1 试验方法

本实验采用6xxx系铝合金铸棒，进行不同均匀化处理，研究同一挤压工艺下不同均匀化制度对合金挤压后性能的影响。本实验采用差热分析与金相显微组织相结合的方法，判断合金在不同的均匀化制度下是否发生过烧。采用金相显微镜(OM)分别观察铸棒及挤压型材的显微组织，对挤压时效后的试样进行偏光显微组织观察，试样经过研磨、抛光和阳极复膜后，在偏光下拍摄组织照片。采用万能试验机进行拉伸实验，用压力试验机进行准静态压溃实验研究。

2 试验结果

2.1 过烧分析

2.1.1 DTA检测

为了加速铸锭组织的均匀化过程，应尽可能提高均匀化退火温度，由于低于非平衡固相线温度进行均匀化退火难以达到组织均匀化。因此，在均匀化过程中，首先要保证均匀化温度未达到过烧温度，铸锭出现波谷的温度略高于经过均匀化铸锭的温度，但整体温度变化较小;可确定过烧温度在590℃左右。因此，判断合金在不同均匀化制度下是否过烧还需与显微组织相结合[2]。

2.1.2 铸态显微组织

在高于非平衡固相线温度下进行均匀化退火，可达到均匀化的目的，均匀化的保温时间也直接影响非平衡相溶解及消除晶内偏析所需的时间，即均匀化温度及保温时间均能影响均匀化效果的好坏，所以通过微观组织判断是否发生过烧及均匀化效果。铸棒显微组织均未出现过烧特征，且无明显缺陷，说明该均匀化制度下均未发生过烧现象。

2.2 挤压型材显微组织经不同

均匀化制度热处理后挤压型材边部显微组织。沿着皮质层部分晶粒被压碎，出现细小晶粒，靠近心部，晶粒呈纤维状。均匀化温度在490～520℃时，未出现皮质层，均匀化温度为550℃时，出现了不同厚度的皮质层，，皮质层厚度最大为93.37μm;随着均匀化温度升高至580℃，皮质层最厚为285.12μm，。皮质层的出现说明在挤压过程中，均匀化效果越好，型材所受的力越大，产生热量越多。该热量可使挤压破碎的细小晶粒发生二次再结晶，再结晶在形核长大期间同时进行金属的形变;在再结晶完成之前，再结晶晶粒中心的位错密度达到足够发生另一次再结晶，新的形核周期又开始，于是在已再结晶的晶粒中又开始新一轮的形核长大。最终导致出现较厚的再结晶层即皮质层[3]。

2.3 机械性能

2.3.1 力学性能不同

均匀化制度下合金的力学性能。均匀化制度为490℃×8h、520℃×8h时力学性能高于550℃×8h、580℃×8h，断后伸率变化不大。与微观组织观察相结合，在相同的挤压工艺下，在挤压过程中出现动态再结晶及晶粒长大现象，层错能较大，所受的变形抗力较大，即挤压前均匀化效果较好，挤压后在宏观抗拉强度上表现为强度下降，也就是说皮质层的出现会使挤压后型材的力学性能出现略微下降，但韧性变化较小。

2.3.2 折弯性能不同

均匀化制度下合金的折弯性能，均匀化温度为550℃和580℃时，无论是垂直于挤压方向还是平行挤压方向的型材，折弯角度均大于均匀化温度为490℃和520℃的型材。垂直于挤压方向的型材，均匀化制度为550℃×8h时折弯角度最大，折弯性能最好;平行于挤压方向的型材，均匀化制度为580℃×8h时折弯角度最大，折弯性能最好。整体来说，均匀化制度为550℃×8h、580℃×8h时折弯性能较好[4]。

3 结语

（1)过烧实验检测，经DTA检测与铸态显微组织相结合，均未发生过烧现象。（2)均匀化效果越好，会产生较厚的皮质层。皮质层的出现会使挤压后型材力学性能略微下降。（3)均匀化温度在550～580℃时，吸能性能随温度升高的变化影响较大;均匀化温度在490～520℃时，吸能性能随温度的变化影响不大。（4)整体来说，均匀化制度为580℃×8h时，吸能性能最好，折弯性能较好。