6110A铝合金均匀化工艺及组织分析

图 1 凝固过程中各元素在铝液中及各相中的含量的模拟 Fig．1 Simulation of the content of each element in aluminum liquid and each phase during solidification
由图 1（ a） 可以看出，随着铸锭凝固的进行，温度 降低，Cr、Fe、Mn 元素的曲线平直，说明这 3 种元素在 铸锭已凝 固 区 和 未 凝 固 的 液 态 区 的 成 分 基 本 相 同。 因为晶粒的形成是从晶核到晶界长大，表明了该 3 种 元素 的 偏 析 量 极 小； Mg、Si 元 素 在 液 态 区 的 含 量 在 550℃ 左右呈现先增加后减少的趋势，且 Si 的偏析程 度比 Mg 的偏析程度略大，结合图 1（ c） 和图 1（ d） 可 知，是因为在 560℃ 左右形成了 Mg2Si 的缘故； Cu 元 素的曲线上升幅度大，说明 Cu 元素在液态区扩散速 度慢，偏析程度最大。由图 1（ b） 可以看出，Cu 元素在 凝固过程中形成的相主要是 AlCuMgSi 化合物，由图 1 （ c） 和 1（ d） 可以看出，Mg 和 Si 在凝固过程中形成的 相主要是强化相 Mg2Si，同时还有 AlFeMgSi、AlCuMgSi 和游离 Si 等其他相。
理，否则铸件 容 易 出 现 裂 纹，降 低 使 用 寿 命。 铸 锭 在 均匀化过程中，内应力得以消除，晶内偏析得以改善， 进而改善铸锭的性能。
目前国内对 6110A 铝合金系统化研究极少，处于 起步阶段。本文期望通过对 6110A 铝合金均匀化工 艺的研究和 组 织 分 析，总 结 出 合 适 的 均 匀 化 工 艺，对 铸锭后续挤压加工及热处理研究做提供良好的技术 支撑，并结合 生 产 实 际，总 结 出 适 合 工 业 化 生 产 的 均 匀化制度。
（ 辽宁忠旺集团有限公司，辽宁 辽阳 111003）
摘 要： 通过对 6110A 铝合金不同均匀化处理制度的模拟分析，得出各均匀化工艺枝晶偏析程度的模拟结果并判断均
匀化效果，分析不同均匀化制度处理后 6110A 铝合金铸锭的力学性能和微观组织，同时对铸锭不同位置进行能谱分析。
研究结果表明，6110A 合金铸锭在经过 540℃ ×12h 均匀化处理后，抗拉强度、屈服强度下降，延伸率上升，有利于后续加
类别
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Cr
Zn
标准 0．7 ～ 1．4
0．5
0．3 ～ 0．8 0．2 ～ 0．6 0．7 ～ 1．1 0．05 ～ 0．25
0．2
实控 0．8 ～ 0．9
0．15
0．4 ～ 0．5 0．4 ～ 0．5 0．7 ～ 0．8 0．1 ～ 0．15
0．2
Zr+Ti
0．2 0．2
其他 每个 合计 ≤0．05 ≤0．15 ≤0．05 ≤0．15
隔生产 7xxx 系铝合金，因此制定 Zn、Zr、Ti 等杂质相 符合标准即可，不做更高要求。
用合金优化后含量为 Al－0．75Mg－0．85Si－0．45Cu－ 0．45Mn－0．12Cr － 0．1Fe （ wt．%） 的成分进行铸锭凝固 时铝液中各元素含量及在各相中含量模拟，模拟分析 结果如图 1。
第 48 卷 第 2 期 2019 年 4 月
有色金属加工 NONFEＲＲOUS METALS PＲOCESSING
DOI： 10．3969 / j．issn．1671－6795．2019．02．012
Vol. 48 No. 2 April 2019
6110A 铝合金均匀化工艺及组织分析
杨 路，赵 鑫，郭 洋，王 克，谭 琳，刘兆伟
Al
余量 余量
6110A 是 Al －Mg －Si －Cu 合金，在此基础上加入 Mn、Cr 元素，不但起到细化晶粒、抑制粗晶倾向的作
收稿日期： 2018－07－04 作者简介： 杨路（ 1987－） ，男，工程师，主要从事铝合金加工及热处理工作。
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有色金来自百度文库加工
第 48 卷
用，还能扩大 淬 火 温 度 上 限，从 而 提 高 合 金 后 续 热 处 理的强度。Fe 元素在合金中是杂质元素，控制其含量 越低越好，但考虑到纯度 99．7%铝锭中的 Fe 杂质含量 较高，且工业 化 生 产 中 的 成 本 限 制，不 可 能 大 批 量 使 用高纯铝，故控制其含量在 0．15% 以下。工业化生产 中经常使用铝钛硼丝做晶粒细化剂，且生产中可能间
1 试验方案
本实验采用 6110A 铝合金，其化学成分见表 1，试 验预期通过模拟分析找出最优均匀化工艺，观察最优 工艺的显微组织来判断均匀化效果。
表 1 6110A 合金化学成分（ 质量分数，%） Tab．1 Chemical compositions of 6110A aluminum alloy（ wt．%）
工； 第二相回溶更充分，消除了晶内偏析且无过烧现象，只残留少许未溶相，比 500℃ ×6h 更加符合铝合金在后续加工过
程对材料性能和组织的要求。
关键词： 6110A 铝合金； 力学性能； 微观组织； 晶内偏析； 模拟分析
中图分类号： TG166．3
文献标识码： B
文章编号： 1671－6795（ 2019） 02－0045－06
6110A 铝合金是德国于 1996 年注册的一种高强 度 Al－Mg－Si－Cu 合金，属于可热处理强化合金，工艺 性能良好。Al－Mg－Si－Cu 合金是在 Al－Mg－Si 合金基 础上发展起来的，Mg2Si 仍然是该系列合金的主要强 化相，因为 Al－Mg－Si 合金在淬火后不立即时效，停留 一段时 间 会 降 低 后 续 人 工 时 效 的 效 果，即 停 放 效 应［1］。所以在 Al － Mg － Si 系列合金的基础上加入了 Cu 和 Mn 等元素，由于 Cu 的引入，补偿了部分人工时 效的损失，显 著 改 善 了 合 金 在 热 加 工 中 的 塑 形，增 强 了热处理强 化 效 果，同 时 抑 制 了 挤 压 效 应，降 低 了 加 入 Mn 元素带来的各向异性。不同于一般的 Al －Mg － Si 合金，6110A 合金在结晶过程中，随着冷却强度和 未结晶区、已结晶区、固液相区的温度变化，会使铸锭 结晶后的组织中存在内应力和成分偏析，这些因素会 使铸锭的后续加工困难，因此铸锭应该进行均匀化处