6082鋁合金擠壓型材折彎性能研究

孟祥軍，姜 珊，謝 莎，劉 陽，曹東升，何 金

(遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽 111003)

6082鋁合金屬于中等強度的Al-Mg-Si系合金，具有良好的鍛造性能、耐腐蝕性、焊接性能及機械加工特性，被廣泛應用于汽車、軌道交通、建筑及工業等領域[1]。工業用鋁型材往往對力學性能、折彎性能和表面質量都有較高要求，經過折彎的型材表面若出現橘皮或斷裂將會嚴重影響產品后期表面處理，進而無法滿足客戶要求。目前國內關于6082鋁合金型材折彎性能的研究較少，本文通過調整合金成分和擠壓工藝參數，研究了不同條件下6082鋁合金的折彎性能。

1 試驗材料與方法

本文采用直徑為Φ100 mm的6082鋁棒，通過660T噸位油壓臥式雙動擠壓機進行工業材的生產。所選鋁棒采用半連續鑄造方法生產，后經充分均勻化處理以消除成分偏析，型材基本信息見表1。該型材以往出現過嚴重折彎橘皮現象，造成后期表面處理不達標，針對此問題取樣進行試驗分析。合金成分符合GB/T3190《變形鋁及鋁合金化學成分》標準要求，原有成分中抑制再結晶的Mn、Cr含量較低，通過調整擠壓工藝同時調整合金成分，即采用表2中5組擠壓工藝及相應合金成分得到產品進行折彎試驗對比研究。

取時效后型材進行折彎試驗，使用AX10萬能研究級倒置式材料顯微鏡對折彎后試樣進行高倍組織觀察，針對試樣平板與拐角處的橫截面(垂直擠壓方向)與縱截面(沿擠壓方向)分別研究。利用日本島津AG-X100KN型電子萬能試驗機進行室溫力學性能研究。利用瑞士ARL直讀光譜儀檢測合金化學成分。

表1 產品基本信息

表2 擠壓工藝參數

2 試驗結果及分析

2.1 成分檢測

原有成分用6082-1表示，調整后新成分用6082-2表示，成分檢測結果如表3所示。適量的Cr能抑制Mg2Si相在晶界的析出，進而細化晶粒[2]。Mn可以提高再結晶溫度，顯著細化再結晶晶粒，還能加速板條狀的βAlFeSi相向近圓形的αAlFeSi相轉化，促進Mg2Si粒子的均勻分布，提高擠壓變形的均勻性，進而改善合金的強度、韌性和耐蝕性[3]。

表3 試驗型材合金成分(質量分數，%)

2.2 折彎變形

將型材擠壓完1d后在相同的折彎機上進行折彎90°變形，折彎過程中000號～001號出現表面橘皮，002號～004號型材折彎后外表面均沒有橘皮現象。型材折彎后彎曲外表面照片如圖1所示。

(a)000號表面拉毛； (b) 001號橘皮； (c) 002號合格； (d) 003號合格； (e) 004號合格圖1 折彎后彎曲部位示意圖Fig.1 Sketch map after bending

2.3 高倍檢測

圖2為試樣不同位置橫截面的晶粒度照片，可以看出，主要由再結晶組織與纖維狀變形組織兩種狀態。折彎橘皮001號試樣平板處(圖2(a))擠壓態組織大部分被粗大的再結晶組織吞并，拐角處也充滿大小不一的再結晶晶粒，晶粒尺寸由表層向內部變大，組織不均勻。折彎效果較好的004號試樣組織均勻，平板處(圖2(b))有較薄皮質層，無再結晶組織；拐角處(圖2(d))內部無大尺寸再結晶晶粒。

(a)001號平板處； (b) 004號平板處；(c) 001號拐角處； (d) 004號拐角處圖2 試樣不同位置橫截面組織Fig.2 Cross-sectional microstructure of samples at different positions

圖3為試樣不同位置縱截面組織。兩種成分型材的縱向截面組織均為纖維狀晶粒。001試樣組織較004粗大，且001平板處存在一定厚度的皮質層。再結晶晶粒比纖維狀晶粒內部位錯密度低、尺寸大，位錯滑移的阻力小，先發生塑性變形，尺寸越大，阻力越

小。故金屬組織越不均勻，各晶粒變形的不同時性越顯著，導致先變形的晶粒提前達到塑性極限，致使表面橘皮。由于晶粒大小不均勻導致局部晶粒變形不同時性作用明顯，在相同應力條件下塑性變形量不同，宏觀表現為表面橘皮甚至開裂[4]。

(a)001號平板處； (b) 001號拐角處； (c) 004號平板處； (d) 004號拐角處圖3 試樣不同位置縱截面組織Fig.3 Longitudinal-setional microstructure of samples at different positions

2.4 力學性能檢測

每組折彎型材取兩個力學試樣，檢測結果如表4所示。

表4 試驗型材力學性能

各組型材力學性能均滿足GB/T6892-2006標準要求。001號～003號型材擠壓速度較000號有所下降，002號、003號、004號合金成分均為6082-2，抗拉強度明顯高于6082-1成分型材，屈服強度和延伸率變化不大。002號～004型材折彎效果優于000號和001號，從幾組試樣的差異分析，擠壓工藝及合金成分對6082合金的折彎性能均有一定影響。000號與001號的折彎差異說明同一合金成分低溫慢速折彎效果較好?？刂畦T棒溫度490℃左右，擠壓速度3.5m/min～4.5m/min，使用6082-2成分擠壓時，能夠保證型材折彎合格，滿足客戶要求。

3 結論

(1)6082合金中添加適量的Mn、Cr能抑制再結晶形成，有效控制再結晶晶粒大小，使組織均勻，折彎效果得到改進；

(2)合理控制擠壓工藝參數，低溫減速能有效減少再結晶晶粒，保證組織均勻性，折彎效果較好；

(3)采用6082-2合成分配比，鑄錠加熱溫度490±5℃、擠壓速度4.0±0.5m/min，按此工藝生產得到的型材折彎效果較好。