固溶处理对6082铝合金组织与性能的影响

2019-07-29程雪婷程仁寨

中国金属通报 2019年4期

程雪婷，程仁寨

（1.烟台南山学院，山东烟台 265700；2.山东南山铝业股份有限公司，山东烟台 265700）

6082铝合金属于可热处理强化Al-Mg-Si系合金，在半连续铸造过程中，铸棒坯料通常为非平衡凝固合金，组织晶粒分布不均匀，易出现晶内偏析，影响合金的力学性能。在合金的快速凝固过程中，杂质元素Fe易与Al和Si元素，形成针状或片状的β-AlFeSi相，该化合物硬且脆可成为合金的应力集中源，降低其综合性能[1，2]。研究表明：合金的性能主要取决于组织中的二次相的种类(GP区、β″、β′等)、分布情况、晶粒尺寸和体积分数等；而合金腐蚀常在组织晶粒之间沿着晶界发生，晶粒组织均匀分布以及晶界析出二次相的分布非常重要。对6082铝合金的力学性能和加工性能都有重要作用。本文作者研究以6082铝合金挤压型材为对象，研究固溶温度对其力学性能和耐腐蚀性能的影响规律，确定合金的最优固溶处理制度，提高其综合性能，为工业生产提供理论依据和实践指导。

1 实验材料与方法

试验棒材6082铝合金，规格为准Φ485mm，4孔挤压，挤压系数18，生产出来的厚度为22mm 挤压型材，型材截面见图1，在型材不同位置取样，制成标准试验样本。固溶处理工艺见表1。

表1 6082铝合金不同的固溶处理工艺参数

拉伸试验在CSS-4410万能材料拉伸机上进行，拉伸速度设定为1 mm/min，每种状态测试3个试样，取平均值。晶间腐蚀性能采用静态失重法分别测试和计算合金的腐蚀速率进行，将材料制成尺寸为Ф50 mm×30 mm圆饼状的试样，腐蚀前需要用砂纸打磨抛光氧化层，用无水乙醇清洗完毕后，分别将其浸入3.5% NaCl腐蚀液中，在室温下浸泡3 h后取出，冲洗干净、吹干，通过Sirion200 扫描电镜观察合金表面腐蚀情况。按照 GB/T3246.1-2000 对制备试样，采用Olympus-CX22光学显微镜和TECNAIG220 型透射电镜进行观察合金的显微组织结构，第二相大小、形貌和分布，同时观察合金再结晶晶界形貌等。

图1 铝合金型材截面

2 实验结果与分析

2.1 合金的拉伸性能

图2为不同固溶温度的6082铝合金拉伸力学性能。随着固溶温度的增大，合金的抗拉强度和延伸率都是呈现先升高后降低的趋势，当固溶温度从480℃上升至540 ℃时，合金的抗拉强度和延伸率迅速增大，Rp0.2 从247 MPa增大至366 MPa，δ%从8.4%升至14.5%；固溶温度继续上升时，强度开始下降，延伸率略微下降后再次升高。由此可见，540 ℃是6082铝合金最佳的固溶温度。

图2 不同固溶温度的合金拉伸力学性能

2.2 合金的耐腐蚀性能

图3 为6082铝合金腐蚀后的SEM形貌图，在固溶温度580℃时，合金表面上出现腐蚀的位置较少，只有少量颗粒状的腐蚀物出现，试样表面形貌发生了变化。零星的腐蚀坑处出现一些明显的晶粒和亚晶粒的特征。因为合金腐蚀常沿着组织的晶界和亚晶界扩展，从而显示出表面组织形貌。固溶温度540 ℃时，合金表面腐蚀深度不断增加，腐蚀物明显增多变大，由颗粒状的腐蚀物转变为块状，合金表面出现较深的腐蚀坑。固溶温度480 ℃时，合金表面腐蚀深度最为严重，完全成坑蚀形貌，多数腐蚀坑较深，有纵向延伸的现象。

2.3 合金的显微组织

图4 固溶温度对合金显微组织的影响

图4 为不同固溶温度的6082铝合金金相组织。480～540 ℃固溶时，合金组织都有明显细化。挤压变形过程中，合金温度升高，组织的畸变能增大，产生回复没有再结晶，导致晶粒没有长大，大量等轴晶沿挤压方向被拉长(见图3(a)和(b))；温度升高，合金出现再结晶现象，580 ℃固溶时，温度增大会使合金组织储存能升高，当合金的能量达到极限是就会发生再结晶基本完全再结晶，晶粒较粗大，且都呈长块状(见图3(c))。