6063铝合金

概述




① 铝合金材料。主要合金元素为镁与硅，具有加工性能、优良的可焊接性、挤出性及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性，易于抛光、上色膜，阳极氧化效果优良，是典型的挤压合金。6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后，表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于建筑型材、灌溉管材、供车辆、台架、家具、升降机、栅栏等用的管、棒、型材。
②属低合金化的Al-Mg-Si系高塑性合金。具有诸多可贵特点：1.热处理强化，冲击韧性高，对缺口不敏感。2.有极好的热塑性，可以高速挤压成结构复杂、薄壁、中空的各种型材，或锻造成结构复杂的锻件。淬火温度范围宽，淬火敏感性低，挤压和锻造脱模后，只要温度高于淬火温度，即可用喷水或穿水的方法淬火。薄壁件（δ<3mm）还可以实行风淬。3.焊接性能和耐蚀性优良，无应力腐蚀开裂倾向，在热处理可强化型铝合金中，Al-Mg-Si系合金是唯一没有发现应力腐蚀开裂现象的合金。4.加工后表面十分光洁，且容易阳极氧化和着色。其缺点是淬火后，若在室温停放一段时间，在时效上会对强度带来不利影响（停放效应）。


  6063铝板
6063的密度为2.69g/cm3。


6063的硬度是95HB。


介绍


6063[1]铝合金广泛用于建筑铝门窗、幕墙的框架，为了保证门窗、幕墙具有高的抗风压性能、装配性能、耐蚀性能和装饰性能，对铝合金型材综合性能的要求远远高于工业型材标准。
在国家标准GB/T3190中规定的6063铝合金成分范围内，对化学成分的取值不同，会得到不同的材质特性，当化学成分的范围很大时，其性能差异会在很大范围内波动，以致型材的综合性能会无法控制。
6063铝合金的化学成分成为生产优质铝合金建筑型材的最重要的一环。
一、合金元素的作用及其对性能的影响　
6063铝合金是AL-Mg-Si系中具有中等强度的可热处理强化合金，Mg和Si是主要合金元素，优选化学成分的主要工作是确定Mg和Si的百分含量(质量分数，下同)。
1．1Mg的作用和影响 Mg和Si组成强化相Mg2Si，Mg的含量愈高，Mg2Si的数量就愈多，热处理强化效果就愈大，型材的抗拉强度就愈高，但变形抗力也随之增大，合金的塑性下降，加工性能变坏，耐蚀性变坏。 　1．2Si的作用和影响 Si的数量应使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在，以确保Mg的作用得到充分的发挥。随着Si含量增加，合金的晶粒变细，金属流动性增大，铸造性能变好，热处理强化效果增加，型材的抗拉强度提高塑性降低，耐蚀性变坏。
二、Mg和Si含量的选择
2．1Mg2Si量的确定
2．1．1Mg2Si相在合金中的作用 Mg2Si在合金中能随着温度的变化而溶解或析出，并以不同的形态存在于合金中： (1)弥散相β’’固溶体中析出的Mg2Si相弥散质点，是一种不稳定相，会随温度的升高而长大。 (2)过渡相β’ 是β’’由长大而成的中间亚稳定相，也会随温度的升高而长大。(3)沉淀相β是由β’ 相长大而成的稳定相，多聚集于晶界和枝晶界。 能起强化作用Mg2Si相是当其处于β’’弥散相状态的时候，将β相变成β’’相的过程就是强化过程，反之则是软化过程。
2．1．2Mg2Si量的选择 6063铝合金的热处理强化效果是随着Mg2Si量的增加而增大。当Mg2Si的量在0．71%～1．03%范围内时，其抗拉强度随Mg2Si量的增加近似线性地提高，但变形抗力也跟着提高，加工变得困难。但Mg2Si量小于0．72%时，对于挤压系数偏小(小于或等于30)的制品，抗拉强度值有达不到标准要求的危险。当Mg2Si量超过0.9%时，合金的塑性有降低趋势。 GB/T5237．1—2000标准中要求6063铝合金T5状态型材的σb≥160MPa，T6状态型材σb≥205MPa，实践证明．该合金的 最高可达到260MPa。但大批量生产的影响因素很多，不可能确保都达到这么高。综合的考虑，型材既要强度高，能确保产品符合标准要求，又要使合金易于挤压，有利于提高生产效率。我们设计合金强度时，对于T5状态交货的型材，取200MPa为设计值。
2．1．3Mg含量的确定 Mg2Si的量一经确定，Mg含量可按下式计算： Mg%=（1.73×Mg2Si%）/2.73 　2．1．4Si含量的确定 Si的含量必须满足所有Mg都形成Mg2Si的要求。由于Mg2Si中Mg和Si的相对原子质量之比为Mg/Si=1．73 ，所以基本Si量为Si基=Mg/1．73。 但是实践证明，若按Si基进行配料时，生产出来的合金其抗拉强度往往偏低而不合格。显然是合金中Mg2Si数量不足所致。原因是合金中的Fe、Mn等杂质元素抢夺了Si，例如Fe可以与Si形成ALFeSi化合物。所以，合金中必须要有过剩的Si以补充Si的损失。合金中有过剩的Si还会对提高抗拉强度起补充作用。合金抗拉强度的提高是Mg2Si和过剩Si贡献之和。当合金中Fe含量偏高时，Si还能降低Fe的不利影响。但是由于Si会降低合金的塑性和耐蚀性，所以Si过应有合理的控制。我厂根据实际经验认为过剩Si量选择在0．09% ～0．13%范围内是比较好的。 合金中Si含量应是：Si%=(Si基+Si过)%
三、 合金元素控制范围的确定　
3．1Mg的控制范围 Mg是易燃金属，熔炼操作时会有烧损。在确定Mg的控制范围时要考虑烧损所带来的误差，但不能放得太宽，以免合金性能失控。我们根据经验和本厂配料、熔炼和化验水平，将Mg的波动范围控制在0．04%之内，
T5型材取0．47%～0．50%，
T6型材取0．57%～0．60%。
3．2Si的控制范围 当Mg的范围确定后，Si的控制范围可用Mg/Si比来确定。


因为该厂控制Si过为0．09%～0．13%，所以Mg/Si应控制在1．18～1．32之间。
3．36063铝合金T5和T6状态型材化学成分的选择范围。若要变更合金成分时，比如想将Mg2Si量增加到0．95%，以便有利于生产T6型材时，可沿过Si上下限区间将Mg上移至0．6%左右的位置即可。
此时Si约为0．46%，Si过为0．11%，Mg/Si为1．
3．4结束语 根据我厂的经验，在6063铝合金型材中Mg2Si量控制在0．75%～0．80%范围内，已完全能够满足力学性能的要求。在正常挤压系数(大于或等于30)的情况下，型材的抗拉强度都处在200～240 MPa范围内。而这样控制合金，不仅材料塑性好，易于挤压，耐蚀性高和表面处理性能好，而且可节约合金元素。但是还应特别注意对杂质Fe进行严格控制。若Fe含量过高，会使挤压力增大，挤压材表面质量变差，阳极氧化色差增大，颜色灰暗而无光泽，Fe还降低合金的塑性和耐蚀性。实践证明，将Fe含量控制在0．15%～0．25%范围内是比较理想的。
6063铝合金的熔化温度是655度以上，6063铝型材挤压温度是棒温490-510℃，挤压筒420-450℃，一般来说，每个挤型材的温度设计都不一样的，但大概都是在这个范围：模温470-490℃，根据自身的状况来设定！


分类


他们是四位数字表示的以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金。 　第一位是数字，用以区分组别。 　后两位用于区分同一组别系列内的材料牌号，没有特殊意义。 　四位数字体系和四位字符体系牌号第一个数字表示铝及铝合金的类别，其含义如下：
1）1XXX系列 工业纯铝；
2）2XXX系列 Al-Cu、Al-Cu-Mn合金
3）3XXX系列 Al-Mn、可加工纯铝；
4）4XXX系列 Al-Si合金；
5）5XXX系列 Al-Mg合金；
6）6XXX系列 Al-Mg-Si合金；
7）7XXX系列 Al-Zn-Mg-Cu合金；


特性


属于Al-Mg-Si系合金,使用范围广泛,特别是建筑业离不开此合金，是最有前途的合金。耐蚀性好，焊接性优良，冷加工性较好，并具有中等强度。


6063铝合金


用途


一、板带的应用广泛应用于装饰、包装、建筑、运输、电子、航空、航天、兵器等各行各业。
二、航空航天用铝材用于制作飞机蒙皮、机身框架、大梁、旋翼、螺旋桨、油箱、壁板和起落架支柱，以及火箭锻环、宇宙飞船壁板等。
三、交通运输用铝材用于汽车、地铁车辆、铁路客车、高速客车的车体结构件材料，车门窗、货架、汽车发动机零件、空调器、散热器、车身板、轮毂及舰艇用材。
四、包装用铝材　全铝易拉罐制罐料主要以薄板与箔材的形式作为金属包装材料,制成罐、盖、瓶、桶、包装箔。广泛用于饮料、食品、化妆品、药品、香烟、工业产品等包装。
五、印刷用铝材主要用于制作PS版，铝基PS版是印刷业的一种新型材料，用于自动化制版和印刷。
六、建筑装饰用铝材铝合金因其良好的抗蚀性、足够的强度、优良的工艺性能和焊接性能、通过东莞市长安博扬金属材料行多位专家介绍主要广泛用于建筑物构架、门窗、吊顶、装饰面等。如各种建筑门窗、幕墙用铝型材、铝幕墙板、压型板、花纹板、彩色涂层铝板等。
七、电子家电用铝材主要用于各种母线、架线、导体、电气元件、冰箱、空调、电缆等领域。 规格：圆棒、方棒
代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。


化学成份


铝 Al ：余量
硅 Si ：0.20～0.6
铜 Cu ：≤0.10
镁 Mg：0.45～0.9
锌 Zn：≤0.10
锰 Mn：≤0.10
钛 Ti ：≤0.10
铬 Cr：≤0.10
铁 Fe： 0.000～ 0.350
注：单个:≤0.05;合计:≤0.15




力学性能


抗拉强度 σb (MPa)：≥205
条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥170
伸长率 δ5 (%)：≥9
注 ：棒材室温纵向力学性能
试样尺寸：棒材直径(方棒、六角棒内切圆直径)≤25


现货规格


6063板材现货规格：0.3mm-350mm(厚度)
6063棒材现货规格：3.0mm-500mm(直径)
6063线材现货规格：0.1mm-20mm(线径)


状态简介


铝合金基本状态代号：
F 　自由加工状态 　适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定（不常见）
O 　退火状态 　适用于经完全退火获得最低强度的加工产品（偶尔会出现）
H 　加工硬化状态 　适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理（一般为非热处理强化型材料）
W 　固熔热处理状态 　一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段（不常见）
T 　热处理状态 　(不同于F、O、H状态) 　适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字（一般为热处理强化型材料）
我们常见的非热处理强化型铝合金后面的状态代号一般是字母H加两位数字。 　如1100 H14。 　下面简单介绍以下状态代号的含义内容。
字母H后面一般跟两位数字：
第一位数字表示的就是加工硬化处理的方法。 　H后面的第一位数字有：1，2，3，4 　即H1* H1*表示单纯加工硬化处理 　H2* H2*表示加工硬化及不完全退火 　H3* H3*表示加工硬化及稳定化处理 　H4* H4*表示加工硬化及涂漆处理 　第二位数字表示的就是材料所达到的硬化程度。
H后面的第二位数字有：1，2，3，4，5，6，7，8，9 　既H*1 0与2之间的硬度 　H*2 1/4硬 　H*3 2与4之间的硬度 　H*4 1/2硬 　H*5 4与6之间的硬度 　H*6 3/4硬 　H*7 6与8之间的硬度 　H*8 全硬状态 　H*9 超硬状态 　（H后面跟三个数字的情况不多，只有几个。H111表示最终退火后又进行了适量的加工硬化。H112表示适用于热加工成型的产品。H116表示含镁量≥4.0%的5***系合金制成的产品.）
我们常见的热处理强化型铝合金后面的状态代号一般是字母T加添加一位或多位阿拉伯数字表示T的细分状态 　在T后面添加0—10的阿拉伯数字，表示细分状态（称作TX状态）。
T后面的数字表示对产品的热处理程序。
T0 　固溶热处理后，经自然时效再通过冷加工的状态。 　适用于经冷加工提高强度的产品。
T1 　由高温成型过程冷却，然后自然时效至基本稳定的状态。 　适用于由高温成型过程冷却后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。
T2 　由高温成型过程冷却，经冷加工后自然时效至基本稳定的状态。适用于由高温成型过程冷却后，进行冷加工、或矫直、矫平以提高强度的产品。
T3 　固溶热处理后进行冷加工，再，经自然时效至基本稳定的状态。适用于在固溶热处理后，进行冷加工、或矫直、矫平以提高强度的产品。
T4 　固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。适用于固溶热处理后，不在进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。
T5 　由高温成型过程冷却，然后进行人工时效的状态。 　适用于由高温成型过程冷却后，不经过冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限），予以人工时效的产品。
T6 　由固溶热处理后进行人工时效的状态。 　适用于由固溶热处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。
T7 　由固溶热处理后进行人工时效的状态。 　适用于由固溶热处理后，为获取某些重要特性，在人工时效时，强度在时效曲线上越过了最高峰点的产品。
T8 　固溶热处理后经冷加工，然后进行人工时效的状态。 　适用于经冷加工、或矫直、矫平以提高产品强度的产。
T9 　固溶热处理后人工时效，然后进行冷加工的状态。 　适用于经冷加工提高产品强度的产品。
T10 　由高温成型过程冷却后，进行冷加工，然后进行人工时效的状态。 　适用于经冷加工、或矫直、矫平以提高产品强度的产品。
T状态及TXXX状态（消除应力状态外） 　在TX状态代号后面再添加一位阿拉伯数字（称作TXX状态），或添加两位阿拉伯数字（称作TXXX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。
T42 　适用于自O或F状态固溶热处理后，自然时效达到充分稳定状态的产品，也适用于需方对任何状态的加工产品热处理后，力学性能达到了T42状态的产品。
T62 　适用于自O或F状态固溶热处理后，进入人工时效的产品，也适用于需方对任何状态的加工产品热处理后，力学性能达到了T62状态的产品。
T73 　适用于固溶热处理后，经过时效以达到规定的力学性能和抗应力腐蚀性能指标的产品
T74 　与T73状态定义相同。该状态的抗拉强度大于T73状态，但小于T76状态。
T76 　与T73状态定义相同。该状态的抗拉强度分别高于T73、T74状态，抗应力腐蚀断裂性能分别低于T73、T74状态，但其抗剥落腐蚀性能仍较好。
T7X2 　适用于自O或F状态固溶热处理后，进行人工时效处理，力学性能及抗腐蚀性能达到了T7X状态的产品。
T81 　适用于固溶热处理后，经1%左右的冷加工变形提高强度，然后进行人工时效的产品。
T87 　适用于固溶热处理后，经7%左右的冷加工变形提高强度，然后进行人工时效的产品。 　消除应力状态 　在上述TX或TXX或TXXX状态代号后面添加“51”、或“510”、或“511”或“52”或“54”表示经历了消除应力处理的产品状态代号。
TX51 　TXX51 　TXXX51 　适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸的厚板、轧制或冷精整的棒材以及模锻件、锻环或轧制环，这些产品拉伸后不再进行矫直。 　厚板的永久变形量为1.5%~3%；轧制或冷精整棒材的永久变形量为1%~3%；模锻件锻环或轧制环的永久变形量为1%~5%。
TX510 　TXX510 　TXXX510 　适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸的挤制棒、型和管材，以及拉制管材，这些产品拉伸后不再进行矫直。 　挤制棒、型和管材的永久变形量为1%~3%；拉制管材的永久变形量为1.5%~3%。
TX511 　TXX511 　TXXX511 　适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸的挤制棒、型和管材，以及拉制管材，这些产品拉伸后可微略行矫直以符合标准公差。 　挤制棒、型和管材的永久变形量为1%~3%；拉制管材的永久变形量为1.5%~3%。
TX52 　TXX52 　TXXX52 　适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，通过压缩来消除应力，以产生1%~5%，永久变形量的产品。
TX54 　TXX54 　TXXX54 　适用于在终锻模内通过冷整形来消除应力的模锻件。
T6，固溶处理（淬火），人工时效
T62，由退火或F状态固溶处理，人工时效
T61是一种特殊热处理状态，要求其强度低于T6。