(1) Egenskaper til 6xxx-serien aluminiumslegeringer
6xxx-serien aluminiumslegeringer er aluminiumslegeringer med magnesium og silisium som hovedlegeringselementer og Mg2Si-fase som forsterkningsfase. De er varmebehandlebare aluminiumslegeringer. Legeringene har fordelene med middels styrke, høy korrosjonsbestandighet, ingen tendens til spenningskorrosjonssprekker, god sveiseytelse, uendret korrosjonsytelse i sveisesonen, god formbarhet og bearbeidbarhet. Når kobber er inneholdt i legeringen, kan styrken til legeringen være nær styrken til 2xxx-seriens aluminiumslegeringer, og bearbeidbarheten er bedre enn for 2XXx-seriens aluminiumslegeringer, men korrosjonsmotstanden forringes. Legeringen har god smiytelse. De mest brukte legeringene i denne serien er 6061 og 6063 legeringer, som har den beste omfattende ytelsen og økonomien. Hovedproduktene er ekstruderte profiler, og den største anvendelsen av denne legeringen er arkitektoniske profiler.
(2) Rollen til hovedlegerings- og urenhetselementer
De viktigste legeringselementene til 6XXX-seriens aluminiumslegeringer er Mg, Si og Cu, og deres roller er som følger.
1) Rollen til g og Si
Endringen av Mg- og Si-innhold har liten effekt på strekkfastheten og forlengelsen til Al-Mg-Si-legeringen i glødet tilstand.
Med økningen av Mg- og Si-innhold, øker strekkstyrken til Al-Mg-Si-legeringen i den utkjølte naturlige aldringstilstanden, og forlengelsen avtar. Når det totale innholdet av Mg og Si er konstant, har også endringen av Mg- og Si-innholdsforholdet stor effekt på ytelsen. Med et fast Mg-innhold øker strekkfastheten til legeringen med økningen av Si-innholdet. Med et fast Mg2Si-faseinnhold og en økning i Si-innhold forbedres legeringens styrkende effekt, mens forlengelsen er noe forbedret. Med et fast Si-innhold øker strekkstyrken til legeringen med økningen av Mg-innholdet. For legeringer med et lite Si-innhold er den maksimale strekkfastheten plassert i (Al)-Mg2Si-Mg2Al trefaseområdet. Den maksimale strekkfastheten til A1-Mg-Si-legeringens ternære legering er plassert i a(Al)-Mg2Si-Si-trefaseområdet.
Påvirkningen av Mg og Si på de mekaniske egenskapene til legeringen i slukket kunstig aldringstilstand er i utgangspunktet den samme som legeringen i slukket naturlig aldringstilstand, men strekkstyrken er sterkt forbedret, og maksimalverdien er fortsatt lokalisert i a(Al)-MgzSi-Si trefaseregionen, mens forlengelsen avtar tilsvarende.
Når det er rester av Si og MgSi i legeringen, avtar korrosjonsmotstanden med økningen av mengden. Men når legeringen er lokalisert i a(Al-MgzSi tofaseområdet og legeringen i enfaseområdet hvor MgSi fasen er fullstendig oppløst i matrisen, er korrosjonsmotstanden best. Alle legeringer har ingen tendenser for å belaste korrosjonssprekker.
Når legeringen sveises er tendensen til å sveisesprekker relativt stor, men i a(Al-Mg2Si tofaseområdet er legeringen med en sammensetning på 0.2%~0.4 %Si og 1,2%~1,4%Mg og i a(Al)-Mg2Si-Si trefaseområdet, legeringen med en sammensetning på 1,2%~2.0%Si og 0. 8%~2.0%Mg har en relativt liten tendens til å sveise sprekker.
2) Effekt av Cu
Etter tilsetning av Cu til AI-Mg-Si-legering, avhenger eksistensformen av Cu i strukturen ikke bare av Cu-innholdet, men også av Mg- og Si-innholdet. Når Cu-innholdet er veldig lite og Mg:Si-forholdet er 1,73:1, dannes MgSi-fasen og alt Cu oppløses i matrisen; når Cu-innholdet er høyt og Mg:Si-forholdet er mindre enn 1,08, kan W (AlCuMgsSi)-fasen dannes, og den gjenværende Cu danner CuAl; når Cu-innholdet er høyt og Mg:Si-forholdet er større enn 1,73, kan S (AlCuMg)- og CuAl-fasene dannes. W-fasen er forskjellig fra S-fasen, CuAl-fasen og MgSi-fasen. Det er bare delvis oppløst i fast tilstand, og dets styrkende effekt er ikke like stor som MgSi-fasen.
Tilsetning av Cu til legeringen forbedrer ikke bare plastisiteten til legeringen betydelig under varmbehandling, men øker også den styrkende effekten av varmebehandling. Det kan også undertrykke ekstruderingseffekten og redusere anisotropien som oppstår etter tilsetning av Mn.
3) Rollen til Mn, Cr, Ti, Fe og Zn
De sportilsatte elementene i 6XXX-serien A1-legering inkluderer Mn, Cr og Ti, mens urenhetselementene hovedsakelig inkluderer Fe, Zn, etc., og deres funksjoner er som følger.
Mn: Tilsetning av Mn til legeringen kan forbedre styrke, korrosjonsbestandighet, slagfasthet og bøyeegenskaper. Når Cu og Mn legges til AlMg{0}}.7Si1.0-legering, når Mn-innholdet er mindre enn 0,2 %, øker styrken til legeringen med økningen av Mn-innholdet. Imidlertid, ettersom Mn-innholdet fortsetter å øke, danner Mn og Si AlMnSi-fasen, som mister en del av Si som kreves for å danne Mg2Si-fasen, og den styrkende effekten av AlMnSi-fasen er mindre enn Mg2Si-fasen. Derfor avtar legeringens styrkende effekt.
Når Mn og Cu tilsettes samtidig, er ikke den styrkende effekten like god som å tilsette Mn alene, men det kan øke forlengelsen og forbedre kornstørrelsen på det glødede produktet.
Når Mn tilsettes til legeringen, på grunn av den alvorlige intrakrystallinske segregeringen av Mn i a-fasen, påvirkes omkrystalliseringsprosessen til legeringen, noe som resulterer i kornforgrovning av det glødede produktet. For å oppnå finkornede materialer, må blokken homogeniseres ved høy temperatur (550 grader) for å eliminere Mn-segregering. Det er bedre å varme opp raskt under gløding.
Cr: Cr og Mn har lignende effekter. Cr hemmer utfellingen av Mg2Si-fasen ved korngrensen, forsinker den naturlige aldringsprosessen og forbedrer styrken etter kunstig aldring. Cr kan foredle kornene og gjøre kornene etter omkrystallisering slanke, og dermed forbedre legeringens korrosjonsmotstand. Cr-innholdet er vanligvis 0.15 %~0.3 %.
Ti: Legge til {{0}}.02%~0,1% Ti og 0,01%~0,2% Cr til 6XXX-seriens aluminiumslegeringer kan redusere den søyleformede krystallstrukturen til ingot, forbedre smiingsytelsen til legeringen og foredle kornene til produktet.
Fe: En liten mengde Fe (mindre enn {{0}},4%) kan foredle kornene. Når Fe-innholdet overstiger 0,7 %, dannes det en uløselig (AlMnFeSi) fase, som reduserer styrken, plastisiteten og korrosjonsbestandigheten til produktet. Når Fe er inneholdt i legeringen, kan fargen på produktet etter anodiseringsbehandlingen bli forringet.
Zn: En liten mengde urenheter Zn har liten effekt på styrken til legeringen, og innholdet tillates å være opptil 0,3 %.