6A60铝合金板材三级时效工艺研究

!"!#铝合金板材三级时效工艺研究 王胜强，陆 政，戴圣龙，杨守杰，姜海峰 （北京航空 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 研究院，北京 100095） 摘要：以 6A60铝合金板材为研究对象，通过研究特殊热处理过程来改善 6A60铝合金的耐蚀性能。6A60铝合金 在三级时效 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 下（140C / 6h + 180C / 5h + 140C / 4h，140C / 6h + 200C / 2. 5h + 140C / 12h）已经消除了 6A60合金 的晶间腐蚀倾向，仅有轻度点蚀产生，剥落腐蚀性能为 EA，合金的力学性能达到 405MPa，延伸率达到 12%以上。 关键词：6A60铝合金；热处理；三级时效；晶间腐蚀；剥落腐蚀 中图分类号：TG146.2 + 1；TG156.92 文献 标识 采样口标识规范化 下载危险废物标识 下载医疗器械外包装标识图下载科目一标识图大全免费下载产品包装标识下载 码：A 文章编号：1005-5053（2003）S0-0078-05 美国从 60年代开始就特别重视飞机的腐蚀 性问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，于 1983 年在美国铝业协会注册命名为 6013合金，该合金为 AI-Mg-Si-Cu系合金。该合金 具有高的强度，在 T6状态的 6013合金，抗拉强度 比 6061-T6的高 15%。且 T6状态 6013合金薄板 的屈服强度、疲劳强度及断裂韧性均优于包铝的 2024-T3板材，疲劳裂纹扩展速率也低；该合金还 具有优良的耐蚀性。无论在空气中或在海水中的 耐蚀性都优于包铝的 2024-T3合金。其板材可在 非包铝情况下使用，简化了板材的制造工艺。在 6013合金的基础上，法国于九十年代末成功研制 了新一代高性能耐腐蚀 6056 铝合金。该材料继 承了 6013合金良好的成形性、焊接性能，改善了 其耐蚀性能，并将材料强度提高到接近 2024合金 的水平。该材料集低密度、较好的强度、耐蚀性， 成形性及焊接性能于一体，适合替代 2024合金制 造飞机蒙皮部分有耐蚀及强度要求且形状复杂的 薄壁零件。我国现行研制的新型 6A60铝合金，在 T6状态下能够达到 6013 的水平，性能与 2024 相 当，剥落腐蚀为 EA级，晶间腐蚀在 0 . 18mm的深 度，但通过特殊的三级时效后，性能高于 6013 合 金，晶间腐蚀倾向消失，剥落腐蚀为点蚀。 1 试验用料与实验方法 热处理工艺研究所用材料为东北轻合金有限 责任公司生产的 R状态!1 . 6mm的薄板，其化学 成份见表 1。 6A60合金的过烧温度确定为 580C。固溶 表 1 6A60合金成份（wt%） TabIe 1 The chemicaI composition of 6A60（wt%） Cu Si Fe Mg Mn Cr Zn Ti Others each Others totaI AI 0.6 ~ 1.1 0.6 ~ 1.0 !0.50 0.8 ~ 1.2 0.2 ~ 0.8 !0.1 !0.25 !0.10 !0.05 !0.15 BaI . 处理温度确定为 560C；固溶保温时间 40分钟；冷 却速度对 6A60合金力学性能及晶间腐蚀性能基 本上没有影响，该合金固溶处理的临界温度适用 范围较宽。 沿 6A60铝合金板材横向取样，经固溶淬火后 进行三级时效，时效在空气循环炉中进行。光 学金相分析所用显微镜为OLYMPUS- PMG3型 收稿日期：2003-06-15；修订日期：2003-08-31 作者简介：王胜强（1978-），男，助理工程师。 多功能光学显微镜，晶间腐蚀按航标 HB 5255-83 执行，剥落腐蚀按 HB 5455-90 执行，透射电子显 微镜在 JEM-200CX型电镜上进行，断口观察在 A- MARY-1000B型扫描电子显微镜上进行。 2 试验结果及讨论 三级时效处理分为三个阶段：低温时效硬化 "较高温度的回归处理"低温下再时效。第三级 时效制度应在低温下进行，它的目的是使析出质 点更粗大，析出质点间的距离更大。第三级时效 是利用第二级时效后合金中还有一定的固溶饱和 度来进行时效强化的补充，同时将耐蚀性能进一 步提高，该第三级时效完全是前两级时效的补充。 2 .1 三级时效制度下 6A60合金的力学性能 6A60铝合金经过三级后，材料的韧性达到了 相当高的水平，抗拉强度!b 达 400Mpa；!0.2达 375Mpa；塑性也较高。由此可见，分级时效不仅 能保证合金具有较高的耐晶间腐蚀性能，而且强 度也能保持相当高的水平，其性能曲线见图 l。 图 l 三级时效制度下合金的力学性能曲线 Fig.l Reiation between mec1anicai properties and interrupted ageing time of sampies 从图 l 可见，除了 l40C / 6 + 200C / 0 . 51 + l50C制度下合金的强度先有所增大后减少外，其 余制度下合金的强度都先下降后上升；对于塑性， 除了 l40C / 6 + 200C / 0 .51 + l50C制度下基本呈 下降趋势，其余从总体上来看，是呈增大趋势的， 但是增大方式不同。 2 .2 三级时效制度下 6A60合金的断口分析 图 2 为 l40C / 61 + l70C / 81 + l50C / 81， l40C /61 + 200C / 0 . 51 + l50C / l21 时效制度制 度下合金的 SEM断口分析。从图 2可以看出，这 两种时效制度下合金的断裂方式都是典型的韧性 断裂，其中 l40C / 61 + l70C / 81 + l50C / 81、 l40C /61 + 200C / 0 . 51 + l50C / l21 合金断口上 的韧窝很发达，整个断口上分布着大的、小的等轴 韧窝，韧窝深；沿晶界上有细小的韧窝，表明晶界 上有均匀析出相。断口分析有力的证明了力学性 能的结果。 2 .3 三级时效制度下 6A60合金的晶间腐蚀性能 三级时效制度下的晶间腐蚀实验结果见表 2，腐蚀时间 24小时。 由表 2可见，三级时效制度 l40 C / 6 1 + l80C /51 + l40C / 41，l40C / 61 + 200C / 2 . 51 + l40C / l21已经消除了 6A60合金的晶间腐蚀倾 08 航 空 材 料 学 报 第 23卷 图 2 三级时效制度下合金的断口形貌 Fig.2 T1e SEM micrograp1s of sampies treated in interrupted ageing （a）l40C / 61 + l70C / 8 + l50C / 81；（c）l40C / 61 + 200C / 0.51 + l50C / l21； （b）l40C / 61 + l70C / 8 + l50C / 81；（d）l40C / 61 + 200C / 0.51 + l50C / l21 表 2 三级时效制度下合金的晶间腐蚀实验结果 Tabie 2 T1e intergranuiar corrosion resuits of sampies treated in interrupted ageing Aging Intergranuiar corrosion Maximum dept1 of intergranuiar corrosion / mm Distribution l40C / 61 + l70C / 81 + l50C / 81 Existence 0.l7 Discontinuous l40C / 61 + l80C / 51 + l40C / 41 Nonexistence （pit corrosion） 0.l8 Discontinuous l40C / 61 + 200C / 0.51 + l50C / l21 Existence 0.l9 Discontinuous l40C / 61 + 200C / l.51 + l40C / l21 Existence 0.l6 Discontinuous l40C / 61 + 200C / 2.51 + l40C / l21 Pit corrosion 0.20 Discontinuous 向，在试样表面上仅有轻度点蚀产生，并且点蚀分 布不连续。而 l40C / 61 + l70C / 81 + l50C / 81， l40C /61 + 200C / 0 . 51 + l50C / l21，l40C / 61 + 200C / l .51 + l40C / l21这三种三级时效制度下 的合金试样上虽然有晶间腐蚀，但是最大晶间腐 蚀深度已大大降低，并且分布都不连续。从晶间 腐蚀照片上也可以看出，晶间腐蚀产生于点蚀的 边界，沿点蚀边界横向扩展。因此，对新型耐蚀铝 合金 6A60而言，当采取优化的三级时效制度，在 晶间腐蚀敏感性降低的同时保持屈服强度在某一 相当高的水平是有可能的。 2 .4 三级时效制度下 6A60合金剥落腐蚀性能 分别对三级时效试样作了剥落腐蚀实验，每 组三片试样，腐蚀时间持续 96小时。三级时效制 度下合金的剥落腐蚀结果如表 3所示。 剥落腐蚀结果与形貌表明，三级时效中抗剥 落腐蚀性能最好的时效制度是 l40C / 61 + l80C / 51 + l40C / 41 以及 l40C / 61 + 200C / 2 . 51 + l40C / l21，这两个时效制度的抗剥落腐蚀性能接 近 P级。而 l40C / 61 + l70C / 81 + l50C / 81制度 下合金的腐蚀性能也比较不错，其余制度下合金 的腐蚀性能比较差。 l8增刊 6A60铝合金板材三级时效工艺研究 表 3 三级时效制度下合金的剥落腐蚀实验结果 Tabie3 T1e exfoiiation corrosion resuits of sampies treated in interrupted ageing Aging Feature of exfoiiation Exfoiiation resuit l40C / 61 + l70C / 81 + l50C / 81 T1ere are a few of bubbiing spiit on t1e surface of t1e sampie. T1eyare iameiiate or puiverous. And t1ere is siig1t iameiia !A l40C / 61 + l80C / 51 + l40C / 41 T1ere are a few of bubbiing spiit on t1e surface of t1e sampie. T1eyare iameiiate or puiverous. And t1ere is siig1t iameiia !A l40C / 61 + 200C / 0.51 + l50C / l21 T1ere is ciear iaying on t1e surface of t1e sampie. And it extends tot1e inner of t1e sampie !B l40C / 61 + 200C / l.51 + l40C / l21 T1ere is ciear iaying on t1e surface of t1e sampie. And it extends tot1e inner of t1e sampie !B l40C / 61 + 200C / 2.51 + l40C / l21 T1ere are a few of bubbiing spiit on t1e surface of t1e sampie. T1eyare iameiiate or puiverous. And t1ere is siig1t iameiia !A 2 .5 三级时效制度下 6A60合金的透射电镜组织 三级时效过程中析出的晶界析出相和晶内析 出相见图 3。从 l40C / 61 + 200C / 0 . 51 + l50C / l21的 TEM组织图 3（a）可以看到，三级时效后， 析出相质点比较前两级时效更为粗大，并且析出 相之间的距离更大。 晶界上有粗大的不规则质点析出（见图3 图 3 三级时效过程中析出的晶界析出相和晶内析出相 Fig.3 T1e p1ase in t1e grain and grain boundary of sampies treated in interrupted ageing l40C / 61 + 200C / 0.51 + l50C / l21，l40C / 61 + 200C / l.51 + l40C / l21 （a）l40C / 61 + 200C / 0.51 + l50C / l21；（b）l40C / 61 + 200C / 0.51 + l50C / l21； （c）l40C / 61 + 200C / 0.51 + l50C / l21；（d）l40C / 61 + 200C / l.51 + l40C / l21 28 航 空 材 料 学 报 第 23卷 （D），（c）），析出相之间的距离更大，并呈不连续 分布。经能谱分析，晶界析出相的成份为 Si7 . 30%，crl . 29%，Fe4 . 89%，Mnl3. 54%；所以晶界 析出相为 Al-Mn-Fe-cr-Si。晶界析出相不连续分 布，那么裂纹的扩展就受到阻挡，合金的晶间腐蚀 就受到抑制。这也是三级时效处理合金的晶间腐 蚀性能改善或消除的原因。 此外在图 3（D）、（c）、（d）上也观察到了针状 的晶界析出相，这些相据初步认为是 Al-Si-cu 或 Al-Mg-Si-cu［2］。因这些相尺寸太小，所以没能标 定成分。 而对于 l40C / 6h + 200C / l . 5h + l40C / l2h 的时效制度下的试样，透射电镜下也观察到晶内 的析出相数量大大减少，相的尺寸增大，相间距很 大。如图 3（d）所示。晶内析出相同样有两种：球 状和杆状。球状析出相的 wt%为 Si6 . 35%，Fel . l4%，Mnl8. 87%。杆状析出相的成份为 Si3 . 50%，Fe0 .56%，Mn20.40%。 表 4 三级时效制度优化制度下合金的综合性能 TaDle 4 The whole properties of samples treated under optimized interrupted ageing conditions Aging !D / Mpa !0.2 / Mpa "5 / % ! /（MS·m- l） Intergranular corrosion / mm Feature of exfoliation l40C / 6h + l70C / 8h + l50C / 8h 408 383 l2.5 24.3 0.l7 discontinuous !A l40C / 6h + l80C / 5h + l40C / 4h 396 376 l2.l 24.4 Nonexistence !A 3 结 论 （l）力学性能三级时效后，合金的抗拉强度约 为 400Mpa，屈服强度约为 376Mpa，延伸率约为 l2 .5%。 （2）三级时效制度 l40C / 6h + l80C / 5h + l40C / 4h，l40C / 6h + 200C / 2 . 5h + l40C / l2h已 经消除了 6A60合金的晶间腐蚀倾向，仅有轻度点 蚀产生，点蚀分布不连续。晶间腐蚀产生于点蚀 的边界，沿点蚀边界横向扩展。剥落腐蚀性能为 EA，但是腐蚀程度很轻微，接近点蚀的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 （3）优化后的三级时效制度推荐为 l40C / 6h + l80C / 5h + l40C / 4h。 参考文献： ［l］G UILLAUMIN V. Localized corrosion of 6056 T6 alumini- um alloy in chloride media［J］. corrs Sci，2000，42：l05 - l25. Sutdy on the three-step aging of 6A60 aluminum alloy sheet WANG Sheng-giang， LU Zheng， DAI Sheng-long， YANG Shou-jie， JIANG Hai-feng （Institute of Aeronautical Materials，Beijing l00095，china） Abstract：6A60 is a new type of Al-Mg-Si-cu system deformed aluminum alloy and it is heat-treataDle. The corrosion resistance of 6A60 alloy is improved Dy special process of heat treatment . With the three-step aging（l40C / 6h + l80C / 5h + l40C / 4h，l40C / 6h + 200C / 2.5h + l40C / l2h），the preferred properties can De oDtained. The intergranular corrosion tendency of this alloy was eliminated，The pit corrosion is slight . The result of exfoliation corrosion is EA.，the tensile strength is 405Mpa，and elongation is over l2% . Key words：6A60 aluminum alloy；heat-treataDle；three-step aging；intergranular corrosion；exfoliation corrosion 38增刊 6A60铝合金板材三级时效工艺研究 6A60铝合金板材三级时效工艺研究 作者： 王胜强， 陆政， 戴圣龙， 杨守杰， 姜海峰 作者单位： 北京航空材料研究院,北京,100095 刊名： 航空材料学报 英文刊名： JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS 年，卷(期)： 2003,23(z1) 参考文献(1条) 1.G UILLAUMIN V Localized corrosion of 6056 T6 aluminium alloy in chloride media[外文期刊] 2000(1) 本文读者也读过(10条) 1. 王胜强.陆政.戴圣龙.杨守杰.姜海峰 6A60铝合金板材三级时效工艺研究[会议论文]-2003 2. 刘建华.康忠富.李松梅 不同热处理状态的6A60铝合金耐蚀性能研究[会议论文]-2003 3. 丛福官.赵刚.田妮.李念奎.王凤春.孙兆霞.CONG Fu-guan.ZHAO Gang.TIAN Ni.LI Nian-kui.WANG Feng-chun. SUN Zhao-xia Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu铝合金厚板的双级时效工艺[期刊论文]-轻合金加工技术2010,38(1) 4. 梁文杰.潘清.何运.LIANG Wen-jie.PAN Qing-lin.HE Yun-bin 双级时效对含钪Al-Cu-Li-Zr合金力学性能与抗 腐蚀性的影响[期刊论文]-稀有金属与硬质合金2011,39(2) 5. 王滨.陈金宝 美国ASTM物理测试标准目录(十七)[期刊论文]-理化检验-物理分册2000,36(5) 6. 王菊荣.李翠玲.欧阳贵 大型客机铝合金环保型化学氧化工艺研究[会议论文]-2010 7. 蒋敏 航空用7AO9铝合金型材双级过时效应用研究[学位论文]2005 8. 陈亚莉 全球性航空材料短缺对航空工业的影响[期刊论文]-国际航空2006(8) 9. 张新明.游江海.黄振宝.刘胜胆.张小艳.Zhang Xinming.You Jianghai.Huang Zhenbao.Liu Shengdan.Zhang Xiaoyan 固溶降温处理对7A55铝合金组织和性能的影响[期刊论文]-稀有金属2007,31(1) 10. 丛福官.赵刚.田妮.李念奎.王凤春.孙兆霞 Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu铝合金厚板的双级时效[会议论文]-2009 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hkclxb2003z1017.aspx