改善6082铝合金组织和性能的研究进展

霍宝阳，赵作福，刘 亮，莫梓睿，单东栋，李 鑫，温 杨

（辽宁工业大学 材料科学与工程学院，辽宁 锦州 121001）

改善6082铝合金组织和性能的研究进展

霍宝阳，赵作福，刘 亮，莫梓睿，单东栋，李 鑫，温 杨

（辽宁工业大学 材料科学与工程学院，辽宁 锦州 121001）

6082铝合金具有良好的耐蚀性、可成形性、焊接特性，在车辆、铁路、造船等行业得到广泛应用。适当的处理方法可以进一步提高其使用性能，延长使用寿命。概述了添加微量元素和热处理对 6082铝合金组织和性能影响的研究进展及6082铝合金未来的发展趋势，希望对材料领域学者们的研究有一定的借鉴意义。

6082铝合金；微量元素；热处理

近年来，随着国内制造业的迅猛发展，对铝合金的需求不断增加。同时生产的需求对铝合金的性能提出了更高的要求。6082铝合金属于 Al-Mg-Si系铝合金，经热处理强化后具有密度小、强度高及耐磨性高等特点，被广泛应用于车辆生产、铁路、造船、建筑、航空航天等行业[1-7]。

为了提高 6082铝合金的力学性能，科研工作者们进行大量的实验研究。6082铝合金常用的处理方法有：添加微量元素、变形热处理、摩擦点焊、焊后火焰调修处理等。其中添加微量元素、热处理最为常见。添加微量元素不仅能提高铝合金的力学性能，而且能够细化晶粒[8-9]；而变形热处理可抑制晶粒长大，从而提高了铝合金的强度和塑性[10]。

1 添加微量元素对 6082铝合金组织和性能影响

添加微量元素能够细化晶粒，从而达到有效提高合金力学性能的目的[11]。金曼等[12]在 6082铝合金中添加Zr，并在250 ℃进行2h保温试验发现，添加 Zr元素能使合金硬度由 70 HBW 增加至 85 HBW。大量实验研究表明，Cu元素的添加，增加了Al-Mg-Si合金的析出相，进而提高了铝合金的力学性能[13]。杨丽丽等[14]研究了添加Cu对6082铝合金性能的影响。结果表明，添加Cu元素可降低6082铝合金析出相的析出温度，增加析出相的数量。成乐等[15]在6082铝合金中添加了Al-Ti-B细化剂并进行了铸造、均匀化、挤压等工序。结果表明，采用Al-Ti-B细化剂处理后经铸锭挤压的 6082-T6铝合金，其抗拉强度达到346 N/mm2，屈服强度达到327 N/mm2，延伸率达到14.8%，显微硬度达到15.7 HV。Er、Y的添加对铝合金能够明显细化晶粒，提高合金的强度。钱炜等[16]研究了铒、钇的添加对 6082铝合金性能的影响。经 750 ℃熔炼后保温静置 20 min，700 ℃浇铸后发现，在6082铝合金中添加铒、钇形成Al3Er、Al3Y两相，且抗拉强度由151.2 MPa增加到174.5 MPa，延伸率由15.1%增加到16.0%。

2 不同热处理工艺对 6082铝合金组织和性能影响

2.1 固溶-时效处理

固溶-时效处理能够有效地提高6082铝合金的强度、硬度等综合力学性能，为 6082铝合金提供了更多的处理方法。宋薇等[17]进行了热处理工艺对6082铝合金力学性能影响的研究。结果表明，在进行（510～520 ℃）×1 h 固溶处理+180 ℃×12 h 时效处理后，6082铝合金的抗拉强度达到362 MPa，屈服强度达到330 MPa，延伸率达到17.8%。随着科技的不断进步，众多科研工作者们对 6082铝合金固溶-时效工艺的研究也在不断地深入。商宝川等[18]研究了固溶-时效对6082铝合金性能的影响，通过控制固溶处理温度、时间以及时效温度等热处理工艺发现，在545 ℃×50 min固溶水淬+170 ℃×8 h时效的条件下，合金棒材的屈服强度达到341 MPa，抗拉强度达到367 MPa，其伸长率达到14.1%。

在实际生产过程中，常常采用拉伸机对经淬火后的 6082铝合金板材进行拉伸，但拉伸后会出现板材横向不平度和不稳定的问题，这就需要进行板材重淬火，增加了生产周期。为解决这一问题，张雷等[19]对比了 6082铝合金分别在 525 ℃×55 min保温和525 ℃×110 min保温的实验后发现，厚度在25 mm，拉伸量在1.5～3.0%的6082铝合金板材经525 ℃×50 min固溶处理，再经155 ℃×10 h保温时效后，其抗拉强度最大为338 MPa，屈服强度最大为306 MPa，延伸率达到11.5%。我国科研工作者对 6082铝合金的固溶时效处理工艺研究较多，但对6082铝合金预时效后再人工时效的研究很少[20]。因此，沈宁等[21]研究了双级时效对 6082铝合金型材性能的影响。其实验方法是经固溶处理之后进行双级人工时效处理。结果表明，6082带筋板型材在进行 540 ℃×60 min固溶后，再进行 120 ℃×10 min+175 ℃×4 h双级人工时效，其抗拉强度达333 MPa，屈服强度达310 MPa，延伸率达到9.5%。在实际应用中，Al-My-Si合金也会出现晶间腐蚀现象，降低了铝合金的使用周期。刘胜胆等[22]研究了固溶温度对 6082铝合金力学性能的影响。结果表明，在540 ℃时，其抗拉强度最大为364 MPa，屈服强度最大为338 MPa，延伸率最大为14.6%，晶间腐蚀深度最大为161 μm。

岳秀峰等[23]研究了6082-T6铝合金焊接接头热调修工艺发现，在280～300 ℃范围内，拉伸和弯曲性能均良好。随着温度的提高，接头的软化现象加重，各区域的晶粒度减小，析出相增加。固溶处理不仅能够改变 6082铝合金的微观组织，而且能提高其力学性能。刘金辉等[24]对 6082铝合金型材进行了研究，实验方法为经固溶处理之后进行挤压，最后进行（180～190 ℃）×7.5 h的时效处理。实验得出，其屈服强度达到300 MPa，抗拉强度达到330 MPa，延伸率达到 10.5%。在实际生产中常出现性能不均匀这一问题，为此冉旭等[25]通过545 ℃×1 h、555 ℃×1.5 h、565 ℃×2 h 三种不同的固溶处理+180℃×7 h的人工时效对6082铝合金的力学性能进行了研究。发现随固溶温度的升高和固溶时间的延长，合金中析出相的数量增加，硬度和强度均有所提高。向晶等[26]采用正交试验方法研究固溶处理对6082铝合金力学性能的影响。结果表明，深度小于3.5 mm的粗晶环进行固溶工艺优化，其抗拉强度大于395 MPa。李鹏伟等[27]对6082铝合金进行了75 MN挤压、水雾或穿水方式冷却、175 ℃×8 h人工时效过程，其抗拉强度达到360 MPa，屈服强度达到341 MPa。

2.2 变形热处理

变形热处理是用热处理和加工两者结合的一种方法，能够有效提高铝合金的强度[28]。连铸态6082铝合金与传统铝合金相比具有强度、硬度偏低等缺点，为此，刘立坤等[29]进行了连铸态 6082铝合金变形热处理的实验。实验在优化的工艺参数，即 550 ℃×50 min 固溶处理+170 ℃×（1～8 h）时效处理条件下，对合金试样进行挤压。结果表明，550℃高温变形+170 ℃×8 h时效后，6082铝合金硬度由71.3 HV增加至102 HV。形变热处理可减小析出相尺寸，从而提高合金的强度。王飞等[30]对 6082铝合金进行冷、热变形处理和530 ℃×1 h固溶处理+170 ℃×7 h时效处理，发现经冷变形（在室温下进行挤压）的合金抗拉强度和硬度均小于热变形，当变形量达到30%时，冷、热变形量的抗拉强度均达峰值 333 MPa。韦韡等[31]进行了热变形对 6082铝合金性能的研究。其工艺为不同的变形温度处理下保温3 min。实验得出，6082铝合金在490 ℃时，6082铝合金抗拉强度最大为360 MPa。

2.3 均匀化热处理

均匀化热处理可减少乃至消除 6082铝合金的枝晶偏析，从而提高合金的塑性。刘承禄等[32]将试样在575 ℃保温7 h，在室温冷却完毕后，进行480℃均匀化处理+175 ℃×8 h时效处理。发现，经过在线淬火和时效工艺改进，6082铝合金抗拉强度达到296 MPa，平均维氏硬度达到110 HV。刘显东等[33]进行了不同的热挤压加工工艺对 6082铝合金力学性能影响的研究，得出6082铝合金在经（165±5）℃×12 h时效处理后，再经500 ℃铸锭和450 ℃挤压下，其抗拉强度达到383 MPa，屈服强度达到364 MPa，并具有很好的抗剥落腐蚀性能。为了得到更好的均匀化处理方案，研究者们不断提出新的想法。黄继武等[34]研究了均匀化处理温度对 6082铝合金性能影响。实验在加热电阻炉中进行，不同的处理温度保温6 h后水淬。实验结果表明，在560 ℃均匀化处理保温6 h后，6082铝合金在形态上发生了变化，析出物的网状结构变成链状结构，而在490～560 ℃保温6 h均匀化处理，随着温度升高，合金的硬度升高，电导率降低。若均匀化处理不合理，会导致试样的屈服强度变低，为解决这一问题，廖儒福等[35]在第一阶段均匀化处理温度550 ℃×保温2 h和第二阶段均匀化处理温度575 ℃×保温3.5 h的实验中发现，强风冷却至200 ℃后再经水冷可减少 6082铝合金铸锭的晶内与晶间偏析，使得合金组织均匀性提高，性能得到显著提高。

3 展望

随着铝合金的逐步发展，人们对铝合金的性能有了更高的需求，6082铝合金的处理方法仍需要不断优化，才能满足国内各行业的发展。添加微量元素和热处理工艺在工业生产中应用广泛。在保持6082铝合金力学性能的前提下，人们在探寻高质量、低成本、操作简便的处理方法，必将成为6082铝合金处理的重要发展方向。

[1]王祝璋.铝合金及其加工手册[M].长沙: 中南工业大学出版社,1989.

[2]肖亚庆,谢水生,刘静安,等.铝加工技术实用手册[M].北京: 冶金工业出版社,2005.

[3]Panagopoulos C N,Georgiou E P,Gavras A G.Corrosion and wear of 6082 aluminum alloy[J].Tribology Intemational,2009,42(6): 886-889.

[4]韦韡,蒋鹏,晋飞.6082铝合金的高温本构关系[J].塑性工程学报,2013,20(2): 100-106.

[5]Skillingberg M,Green J.Aluminum applications in the rail industry[J].Light Metal Age,2007,65(5): 8-11.

[6]苏鸿英.铁路工业的铝应用[J].资源再生,2008(4):80-81.

[7]Morita A.Aluminium alloys for automobile applications[C]//Proc of ICAA-6,Toyohashi.Japan,1998,6(1): 25-32.

[8]Dorward R C,Beerntsen D J.Grain Structure and Quench rate Effect on Strength and Toughness of AA7050 Al-Zn-Mg-Cu-Zr Alloy Plate[J].Metall.and Mater.Trans.A,1995,26A(9): 2481-2484.

[9]Wagner J A,Shenoy R N.The Effect of Copper Chronium and Zirconium on the Microstructure and Mechanical Properties of Al-Zn-Mg-Cu Alloys[J].Metall Trans A,1991,22 A(9): 2809-2818.

[10]Du Pasquier A.Blyr A.Courjal P,et al.Mechanism for limited 55℃ storage performance of Li1.05Mn1.95O4electrodes[J].Journal of the Electrochemical Society,1999,146(2): 428-436.

[11]吴跃,陈文琳,李伟,等.Se微合金化对 Al-Mg-Si-Cu合金组织性能的影响[J].塑性工程学报,2015,22(3):107-110,143.

[12]金曼,孙保良,李晶,等.微量元素 Zr对 6082铝合金高温软化性能的影响[J].金属热处理,2005,30(7): 6-9.

[13]Gaber A,Gaffar M A,Mostafa M S,et al.Precipitation kinetics of Al-1.12Mg2Si-0.35Si and Al-1.07 Mg2Si-0.33Cu alloys[J].Journal of Alloy and Compounds,2007,429: 167-175.

[14]杨丽丽,金曼,邵光杰,等.Cu对6082铝合金加热过程中微观组织的影响[J].材料热处理学报,2011,32(7):116-120.

[15]成乐,李彩文,杨双强,等.铝-钛-硼细化剂对 6082铝合金组织和性能的影响[J].轻合金加工技术,2014,42(3): 32-35.

[16]钱炜,张振亚,王晓璐,等.铒、钇对6082铝合金性能及微观结构的影响[J].中国稀土学报,2016,34(5):592-599.

[17]宋微,张燕飞,刘金诚.热处理工艺对 6082铝合金挤压棒材组织和力学性能的影响[J].

铝加工,2010(5): 42-46.

[18]商宝川,尹志民,周向,等.固溶-时效对 6082合金挤压棒材组织性能的影响[J].材料热处理学报,2011,32(1): 77-81.

[19]张雷,刘洪雷.6082铝合金板材T651状态热处理工艺研究[J].轻合金加工技术,2013,41(10): 29-32.

[20]高琪妹,于晓丹,熊晓航.预时效对6111铝合金时效硬化的影响[J].热加工工艺,2008,37(22): 67-69.

[21]沈宁,何建贤,李春流,等.双级时效对6082型材性能的影响[J].热加工工艺,2014,43(18): 166-168.

[22]刘胜胆,陈小连,张端正,等.固溶温度对6082铝合金显微组织与性能的影响[J].中国有色金属学报,2015,25(3): 582-588.

[23]岳秀峰,钮旭晶,许鸿吉,等.6082-T6铝合金焊接接头热调修工艺[J].焊接工艺,2016,46(4): 71-74.

[24]刘金辉,马彪,谭日纯.6082铝合金型材在线固溶热处理工艺研究[J].铝加工,2016(1): 53-56.

[25]冉旭,孙宏伟,杜明,等.固溶处理对6082锻造铝合金控制臂组织与性能的影响[J].材料热处理学报,2016,37(12): 56-61.

[26]向晶.固溶处理对6082铝合金棒材粗晶环和力学性能的影响[J].热加工工艺,2016,45(20): 200-206.

[27]李鹏伟,杨志勇,周丹桐,等.动车用6082铝合金型材挤压工艺研究[J].黑龙江冶金,2016,36(1): 15-16.

[28]林启权,张辉,彭大暑.形变热处理对 2519铝合金性能的影响[J].矿冶工程,2004,24(1): 92-99.

[29]刘立坤.连铸态 6082铝合金形变热处理研究[J].材料热处理学报,2009,30(4): 94-98.

[30]王飞,张恒华,龙伟.变形热处理对 6082铝合金组织性能影响的研究[J].上海金属,2011,33(2): 10-13.

[31]韦韡.6082铝合金筋类锻件热变形行为及组织性能研究[D].北京: 北京机电研究所,2013.

[32]刘承禄.6082铝合金挤压过程模拟与组织性能研究[D].重庆: 重庆大学,2011.

[33]刘显东.热处理工艺对6082铝合金型材和棒材力学性能的影响[J].轻合金加工技术,2011,39(8): 61-64.

[34]黄继武,孙瑜,赵毅,等.均匀化处理温度对6082铝合金组织和性能的影响[J].中国大学学报,2012,143(3):911-917.

[35]廖儒福,林高用,张锐,等.6082铝合金铸锭均匀化热处理工艺研究[J].有色金属加工,2013,42(3): 35-39.

Research Progress of Micostruces and Properties of 6082 Aluminum Alloy at Different Treatment Methods

HUO Bao-yang,ZHAO Zuo-fu,LIU Liang,MO Zi-rui,SHAN Dong-dong,LI Xin,WEN Yang
（School of Materials Science and Engineering,Liaoning University of Technology,Jinzhou 121001,China）

6082 aluminum alloy has good corrosion resistance,formability and weldability,and it has been widely used in the vehicles,railway and shipbuilding.By the appropriate treatment methods,its performance can be improved,and the service life can be prolonged.The progress and development trends of micostruces and properties of 6082 Aluminum Alloy at different treatment methods have been introduced,and it is expected that special reference for the research workers will be provided.

6082 aluminum alloy; trace elements; heat treatment

TG146.2

A

1674-3261(2017)05-0321-03

10.15916/j.issn1674-3261.2017.05.010

2017-06-15

国家自然科学基金资助（51601086）；辽宁省高等学校创新团队项目资助（LT2013014）

霍宝阳(1995-)，男，辽宁朝阳人，本科生。

赵作福(1978-)，男，辽宁锦州人，高级实验师，博士。

责任编校：刘亚兵