铝合金型材性能

第二节铝合金材料

铝合金材料是幕墙工程大量使用的材料，幕墙金属杆件以铝合金建筑型材为主（占95%以上）。幕墙面板也大量使用单层铝板、铝塑复合板等。

一．牌号与状态

GB/T16474—1996《变形铝及铝合金牌号表示方法》规定了变形铝及铝合金的牌号表示方法。这个标准是根据变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织推荐的国际四位数字体系牌号命名方法制定的，这是国际上比较通用的牌号命名方法。

这个标准包括国际四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种牌号的命名方法。按化学成份，已在国际牌号注册组织命名的铝及铝合金，直接采用国际四位数字体系牌号，国际牌号注册组织未命名的铝及铝合金，则按四位字符体系牌号命名。

牌号的第一位数字表示铝及铝合金的组别，如表2-14所示。

基础状态代号用一个英文大写字母表示。基础状态分为五种，如表2-15所示。

表2-15 基础状态代号、名称及说明与应用

细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。

1．H的细分状态

在字母H后面添加两位阿拉伯数字（称作H××状态）表示H的细分状态。

A．H后面的第一位数字表示获得该状态的基本处理程序，如下所示：

H1—单纯加工硬化状态。适用于未经附加热处理，只经加工硬化即获得所需强度的状态。

H2—加工硬化及不完全退火的状态。适用于加工硬化程度超过成品规定要求后，经不完全退火，使强度降低到规定指标的产品。对于室温下自然时效软化的合金，H2与对应的H3具有相同的最小极限抗拉强度值；对于其它合金，H2与对应的H1具有相同的最小极限抗拉强度值，但延伸率比H1稍高。

H3—加工硬化及稳定化处理的状态。适用于加工硬化后经低温热处理或由于加工过程中的受热作用致使其化学性能达到稳定状态的产品。H3状态仅适用于在室温下逐渐时效软化（除非经稳定化处理）的合金。

H4—加工硬化及涂漆处理的状态。适用于加工硬化后，经涂漆处理导致了不完全退火的产品。

B．H后面的第2位数字表示产品的加工硬化程度。数字8表示硬状态。通常采用O状态的最小

抗拉强度与表2-16规定的强度差值之和，来规定H×8状态的最小抗拉强度值。对于O（退火）和H×8状态之间的状态，应在H×代号后分别添加从1到7的数字来表示，在H×后添加数字9表示比H×8加工硬化程度更大的超硬状态。各种H××细分状态代号及对应的加工硬化程度如表2-17所示。

2

在字母T后面添加一位或多位阿拉伯数字表示T×的细分状态。

A．在T后面添加0~10的阿拉伯数字，表示的细分状态（称作T状态）如表2-18所示。

T后面的数字表示对产品的基本处理程序。

表2-18 T×细分状态代号说明与应用

（称作T×××状态），表示经过了明显改变产品特性（如力学性能、抗腐蚀性能等）的特定工艺处理的状态，如表2-19所示。

3．原状态代号相应的新代号见表2-20。

表2-20

二．铝合金建筑型材

铝合金建筑型材是铝合金玻璃幕墙的主材，目前使用的主要是6061（30号锻铝）和6063、6063A（31号锻铝）高温挤压成型、快速冷却并人工时效（T5）[或经固溶热处理（T6）]状态的型材，经阳极氧化（着色）、或电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳化喷涂表面处理。

GB/T5337—2000对铝合金建筑型材的质量作了规定。

1．化学成份

国家标准《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190—1996的规定见表2一21 。

表2一21

学性能、满意的表面质量和外观装饰效果，必须严格控制合金化学成份。

6063合金的化学元素含量范围比较宽，由于各元素在合金中所起的作用不同，因此必须考虑合金中各元素的含量及其互相关系的搭配，才能保证获得较为理想的各项性能及较好的经济效益。

主要合金元素是镁、硅，主要强化相是M g2S i。要保证合金中的M g2S i总量不少于0.75%，且M g2S i得到充分溶解，合金力学性能就完全能满足GB/T5237—2000标准中的要求。M g2S i在基体铝中的溶解度是与合金中镁的含量有关的，M g2S i中镁、硅质量可分比1.73：1，如果M g2/S i>1.73，镁过剩，过剩的镁将显著降

低M g2S i在固态铝中的溶解度，削弱M g2S i的强化效果；M g/S<1.73，硅过剩，对M g2S i的溶解度影响很小，基本不会削弱M g2S i的强化效果。

铁是主要什质元素，是对氧化着色质量影响最大的元素，随着铁元素的升高，阳极氧化膜的光泽度暗，透明度减弱，铝型材表面的光亮度显著降低，影响美观，含铁高的型材是不宜氧化着色的。

另外，由于铁、硅形成的化合物有较强的热缩性，容易使铸锭产生裂纹，特别是F eS i时,则产生熔点较高的包晶反应，提高了脆性区的温度下限，能降低热裂倾向。

因此，应首先控制好镁、硅、铁三元素的含量及相互关系，既保证合金中能够形成足够的M g2S i强化相，又保证有一定量的硅过剩，且过剩量小于合金中铁含量，合金中的铁含量还不能影响到氧化着色的质量。这样，使得合金既有一定强度，又降低了产生裂纹的倾向，同时，氧化着色的质量也不会降低。

其他什质元素虽然对铝型材性能的影响相对小一些，但也不可忽视。除铜以外的其他什质元素含量超过规定值时，都对铝型材的表面质量有不同程度的影响。

铜虽然对提高合金的强度有一定作用，但对耐蚀性有不利影响，锰、铬对提高合金的耐蚀性有帮助，锰还可以提高合金的强度，铬则有抑制M g2S i相在晶界的折出，能延缓自然时效过程，提高人工时效后的强度的作用，但锰、铬含量高时，会使铝型材氧化膜色泽偏黄，着色效果差。钛在铝合金中起细化晶粒，减少热裂倾向，提高伸长率的作用，但含量超过0.10%时也会对铝型材的着色质量有较大的影响。这几种什质元素的含量应控制在规定的0.10%以下，才不会对铝型材的性能有太大影响。

综合考虑6063合金比较理想的化学成份为：（%）

M g：0.45—0.55；S i：0.35—0.45；M g/S i=1.3—1.4；F e：0.15—0.20

Z n<0.10 T i<0.10 C u<0.10 M n<0.10 C r<0.10

按照这个化学成份，M g+S i≥0.80%，且过剩的硅量小于铁含量，铁、锌、铜、钛、锰、铬的含量也较低，对氧化的质量不会有太大的影响。可以保证合金有良好的挤压性能，又可以保证型材有良好的力学性能和氧化膜质量及表面质量，同时也不会造成合金元素的浪费。

4．铝合金建筑型材物理性能

铝合金建筑型材物理性能见表2-22。

5．材质标准

GB/T5237.1—2000对铝合金建筑型材—基材的质量作了规定。

①型材的合金牌号、表面处理应符合表2-23的规定。

②化学成分

型材的化学成分应符合表2-21的规定。

③型材尺寸允许偏差分为普精级、高精级和超高精级，分别见表2-24～2-26。