挤压速度对6063铝合金型材组织及性能的影响

蔡 莲，卢有庆

（南南铝业股份有限公司，广西 南宁 530022）

6063铝合金属于Al-Mg-Si系列中具有中等强度、优良焊接性能及良好耐蚀性等特点，被广泛应用于交通、建筑、机械等行业[1，2]。6063在合金成分、时效制度等方面已有较多研究[3-5]，但挤压速度对6063型材组织及时效后性能的影响还鲜有报道。本文以公司自产6063合金为研究对象，研究了不同挤压速度对6063型材组织及后续时效性能的影响。

1 实验材料及方法

1.1 实验材料

实验材料为本公司自产6063合金铸锭，其成分见表1。实验用6063微观组织如图1所示，平均尺寸为94μm。

表1 6063合金化学成分(质量分数，%)

图1 6063铸锭组织

1.2 试验方法

挤压在公司1100T挤压机上进行，铸锭尺寸为φ120mm×470mm，挤压比为48。从生产需求出发，设定挤压筒温度为430℃、模具温度450℃、铸锭温度450℃、挤压杆速度分别为1mm/s、2mm/s、3mm/s、4mm/s、6mm/s，冷却方式为水冷。挤压完成后，立即取样进行硬度及微观组织观察，铝合金型材时效制度为200℃/4h。

硬度采用维氏硬度计表征，试样经10%硝酸酒精抛光+2.5%氟硼酸水溶液覆膜后，在带偏振光的蔡司显微镜进行组织观察并进行晶粒度统计。

2 实验结果及分析

2.1 挤压速度对基材性能的影响

图2 挤压速度对基材硬度的影响

挤压完成后基材硬度如图2所示，可以看出，挤压速度逐渐增加，基材硬度也随之上升。这源于挤压速度增加，应变速率加快，金属变形所吸收的能量转化为变形热无法迅速散发，致使型材温度上升，也即是固溶度提高，合金硬度随之上升。

2.2 挤压速度对基材微观组织的影响

不同挤压速度下基材微观组织如图3所示，可以看出，晶粒尺寸分布均匀；挤压速度越快，其晶粒尺寸逐渐增大。这是由于挤压速度增加致使型材变形温度升高，合金元素扩散加快，再结晶形核及长大速率亦增加，促使晶粒尺寸发生长大[6]。

图3 挤压速度对微观组织的影响

图4 时效后6063硬度

2.3 挤压速度对时效后合金性能的影响

为探究挤压速度对时效后合金性能的影响，特将挤压后型材进行时效处理，时效后性能如图4所示，可以看出时效后合金硬度大体上随挤压速度增加而增加。时效后合金硬度强度主要由析出相和晶粒尺寸决定，随挤压速度增加，固溶度增加，基体中合金元素过饱和度增加，在时效过程中，能够析出较多有利于强度硬度增加的析出相。但当挤压速度超过4mm/s时，时效后合金强度出现下降则是由于温度上升致使合金晶粒发生长大，不利于合金性能提升。

3 结论

随挤压速度增加，6063铝合金型材基材硬度也逐渐增加，晶粒尺寸亦逐渐增大。当挤压速度为4mm/s时型材时效后硬度最高。