不同热处理状态下的5A06铝合金显微组织分析

赵 磊 牛 博 马小昭 董小媛

(1.中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西 西安 710068；2.中航工业西安航空动力控制科技有限公司，陕西 西安 710077)

不同热处理状态下的5A06铝合金显微组织分析

赵 磊1牛 博1马小昭2董小媛1

(1.中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西 西安 710068；2.中航工业西安航空动力控制科技有限公司，陕西 西安 710077)

采用原始状态为H112态的5A06板材，通过箱式电阻炉加热得到不同热处理状态下的金相试样。扫描电子显微镜(SEM)与能谱(EDS)分析表明，5A06铝合金中的主要第二相有Al6(FeMn)相、Mg2Si相以及Al8Mg5相。热处理过程对于Al6(FeMn)相、Mg2Si相的分布和形态影响不大。Al8Mg5相随热处理温度的增高发生固溶，使得材料的塑性提高而强度略微下降。5A06铝合金板材在550℃热处理时既有小概率出现包铝层起泡现象，在570℃将发生明显过烧，故5A06铝合金的热加工温度应控制在550℃以下为宜。

5A06铝合金；热处理；显微组织

0 引言

5A06铝合金属于Al-Mg系防锈铝[1]，具有较好的耐蚀性[2]、较高的强度以及良好的焊接性能[3]，多用于有轻量化和耐蚀性要求的结构件，是航空、航天及航海领域不可缺少的重要材料[4]。但由于5A06是不可热处理强化铝合金，因此，多年来有关于其热处理工艺的研究发表不多，更缺乏系统分析各种热处理状态下对应显微组织的研究。鉴于此，本文分析了5A06板材常见热处理状态下所对应的显微组织，并对更高温度下固溶后的显微组织变化以及过烧情况进行了探讨。

1 实验

1.1 实验材料

实验材料选择2mm厚的5A06板材，原始状态为H112，其化学成分如表1所示[1]。

1.2 实验方法

将试样用中性水基清洗剂清洗干净后分别放入箱式电阻炉中加热至 240℃（低温退火）、330℃（高温退火）、490℃、510℃、530℃、550℃、570℃，保温20min后出炉，其中240℃、330℃对应试样采用空冷，490℃、510℃、530℃、550℃、570℃对应试样采用风冷。

1.3 实验设备

采用箱式电阻炉进行试样的加热及保温；采用扫描电子显微镜(SEM)背散射成像结合能谱(EDS)观察试样中各相的分布形态并标定各相。

2 结果与讨论

图1至图8为500倍放大的SEM背散射成像照片，其中图1对应的是原材料H112态；图2对应的是240℃处理试样；图3对应330℃处理试样；图4对应490℃处理试样；图5对应510℃处理试样；图6对应530℃处理试样；图7对应550℃处理试样；图8对应570℃处理试样。

通过各相形貌结合能谱（EDS）分析可以标定出各相。如图1至8所示，呈白色相为Al6(FeMn)颗粒，其分布较为离散、边缘及大小不规则，在图1至7中都可以观察到不规则的形态及边界，说明该相直到550℃依然没有发生明显的固溶，在图8中看到Al6(FeMn)相的边缘相对变得较为光滑，说明该相在570℃应该发生了部分固溶。在图1至8中，呈黑色、外形不规则、尺寸较大的为Mg2Si相，该相为硬脆质点，且往往边界棱角分明，该相对于冷塑性变形较为不利，由图7可知该相在550℃时固溶效果依然不明显。在图1至8中，呈离散分布的黑色小颗粒为Al8Mg5相，该相颗粒尺寸较小，形态较规则且边界光滑，是Al-Mg系铝合金中的主要强化相，由图1至8可知，随热处理温度升高，基体中分布的Al8Mg5相逐渐减少，这是由于在较高温度下，Al8Mg5相会重新固溶进Al基体中，该相的存在可以提高铝合金的强度，但塑性会有所下降，耐蚀性能也会相应降低。图8中可以观察到清晰的晶界融化现象，说明5A06铝合金在570℃发生了过烧，过烧对于材料性能有极大的危害，在实际生产中应当尽力避免，且一旦发生过烧，则无法再通过热处理进行挽救，需直接判废。在实验中还发现，当设定炉温达到550℃时，处理过的板材会有小概率出现包铝层起泡现象，当温度达到570℃时，则近乎100%会出现包铝层起泡现象。

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

3 结 论

采用原始状态为H112态的5A06板材，通过箱式电阻炉加热至不同温度处理，从而得到各种热处理状态下的5A06防锈铝合金。扫描电子显微镜(SEM)与能谱(EDS)分析表明，5A06铝合金中的主要第二相有Al6(FeMn)相、Mg2Si相以及Al8Mg5相。其中Al6(FeMn)相、Mg2Si相在低于过烧温度（570℃）前都没有明显的固溶现象，说明热处理过程对于其分布和形态影响不大。Al8Mg5相随热处理温度的增高发生固溶，在基体中的分布逐渐减少，使得材料的塑性提高而强度略微下降。5A06铝合金板材在550℃热处理时既有小概率出现包铝层起泡现象，在570℃将发生明显过烧，故5A06铝合金的热加工温度应控制在550℃以下为宜。

［1］张宝昌.有色金属及其热处理[M].北京:国防工业出版社,1981.

［2］He Zhubin,Fan Xiaobo,Xu Yongchao,et al.Inerstigation on the formability of 5A06 sheet for rapid gas forming[J].Rare Metal Materials and Engineering,2011,40(S3):144-145.

［3］方昆凡.工程材料手册-有色金属材料卷[M].北京:北京出版社,2000:50-75.

［4］柏立敬,冯再新,张治民.5A06铝合金变形工艺参数与显微组织关系实验研究[J].有色金属加工,2007,36(6):14-16.

赵磊(1987—)，男，陕西西安人，硕士研究生，主要从事金属材料热处理、理化检测分析等方面的研究。

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