文档介绍：6XXX系挤压合金的自然时效和人工时效 88-6
〔美国〕
洪永先译张君尧校
背景
6XXX系挤压铝合金在建筑方面应用得很广泛,特别是在建筑结构中作为支承铝合金间壁墙的结构件。就建筑结构而言,间壁墙一般是不承受负荷的,但要预料到在建筑现场最高处间壁墙必须承受很重的风载。因此,在这方面应用的挤压合金必须有最佳的结构完整性和必须与严格的工程标准相符合。
以前在《轻金属时代》上发表的文章(1)论述了化学成分对6063合金挤压件时效行为的影响。本文的任务是提出关于6XXX系挤压合金自然时效和人工时效硬化特性方面的数据。这些合金可作为在间壁墙或其他建筑上用的外露承载件。
广泛用于结构方面的6XXX系挤压铝合金包括6063合金的三个“变种”合金〔“易挤压的”(-)、“无光表面处理的”(-.)和“全用途的”(-.),见参考文献2和3〕。在中等强度结构用途上,使用了6061、6005和6351合金。尽管这些合金得到了广泛应用,然而能够得到的关于这些合金自然时效和人工时效硬化特性方面的详细资料却是非常少。
比阳极化处理好的涂层挤压件使用量增加的信息对铝壁墙生产厂具有很大的实际意义。从历史情况看,阳极氧化处理方法(Alumilite、Duranodic、Kalco1or和其他电化学方法)是世界上大部分建筑材料的主要表面处理方法。用各种颜色的这些种类的表面处理方法装修了沿海地区的巨大建筑物的铝合金间壁墙组件。这些建筑物的例子是曼哈顿的世界商业中心双塔式建筑、芝加哥Sears塔式建筑、明尼阿波利斯的IDS塔式建筑和洛杉矶的百年广场旅社。
然而,可能由于70年代初期和中期的能源短缺促使建筑用薄板和挤压件的涂漆技术得到了显著改进,提供了与阳极氧化几乎相等的耐久性。现在,涂漆方法已在高大建筑物铝合金间壁墙的表面处理上得到采用。目前一流的例子是宾夕法尼亚洲匹兹堡市的一幢高耸的牛津(Oxford)中心建筑物和在香港的宽大的香港和上海金融公司的建筑物。 Products分公司设计、加工和建造起来的。
冶金方面的考虑
采用这些耐用漆的表面处理会产生热效应,它可能严重地影响冶金特性,从而间壁墙组合件的强度和结构完整性也要受到影响,用电化学方法镀上阳极氧化膜的铝薄板和挤压材料很少暴露在38℃以上的温度下,因而,表面处理温度不会影响产品的冶金特性。
对铝合金部件,完成这些高质量涂漆的基础是漆的烘烤固化周期。在加上漆的涂层(底漆和外部色漆涂层)之后,涂层必须在一定的、严格控制的温度范围内烘烤一个特定的时间周期,该周期是为了获得最佳处理表面而设计的。
这些涂漆方法是在最终冶金处理完成之后用到部件上去的,因而,铝的结构是处于一种冶金状态之中,在该状态下发展了规定的抗拉性能。然而为了固化高质量涂层所需要的温度范围对材料的工程性能足以产生不利的影响,铝合金薄板材料主要由于在加工过程中产生的应变硬化使强度有了提高,例如5005或1100型合金,在漆的烘烤周期产品将会部分退火使抗拉强度和屈服强度有所下降。
同样,可热处理合金挤压件,如6XXX系合金,可能产生过时效而使机械性能大大下降。希望本文提出的数据能够有助于独立挤压厂调整人工时效、涂漆时效和涂漆烘烤周期的参数,以便使涂漆的6XXX系合金挤压件的工程性能最佳化。
试验过程
用以提供数据的合金的化学成分列于表1中。,×。对此挤压件,铸锭是加热到482℃,约在465℃挤压,利用承料台下的和高架的通风机进行空冷,以保证最佳的空冷淬火操作。
自然时效数据是取自于挤压件的抗拉性能。。人工时效数据是从自然时效1个月以后,在121℃到245℃的温度范围内加热到16小时的材料上获得的。
为了测定延迟人工时效对强度的影响,每种合金的挤压件在自然时效1、30和180天之后都人工时效到最高强度状态。经常是用电导率值来描述变形铝合金,特别是2XXX系和7XXX系高强度合金的自然时效和人工时效特性。为了评价6XXX系挤压合金延迟时效的影响,测定了自然时效5天到6个月的材料的电导率和所有人工时效挤压件的电导率。
自然时效
自然时效不同时间的抗拉强度示于图1中。这些曲线表明,所有的合金都以大致相同的速率硬化。自然时效6个月强度增加25%~45%。像6061合金稍微倾斜的曲线所示出的那样,这个合金比其他合金时效得快一些。这可能是由于它有较高铜含量的缘故,铜提高了对时效的敏感性。强度较大的增加是在时效的第1天,此后增加的速度