6063鋁管擠壓－熱處理工藝因素的影響

　 6063鋁管擠壓－熱處理工藝因素的影響　低層錯(cuò)能的金屬(如α－Al)在擠壓(ε=90%)時(shí)，只發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)，而后會(huì)發(fā)生靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶。純鋁的再結(jié)晶溫度約為280℃，而6063鋁合金的再結(jié)晶溫度為320℃左右。我們知道：無(wú)論是“回復(fù)”還是“再結(jié)晶”都是原子在固相中的擴(kuò)散遷移過(guò)程。這與原子擴(kuò)散所需的化學(xué)勢(shì)有關(guān)，且需要在較高的溫度下才能順利進(jìn)行。當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，擴(kuò)散不宜進(jìn)行，使“回復(fù)”和“再結(jié)晶”過(guò)程受到抑制。

　 6063鋁管擠壓－熱處理工藝因素的影響　由上述理論可知：在正常的工藝條件下生產(chǎn)RCS狀態(tài)的6063鋁合金擠壓型材，在經(jīng)擠壓－淬火處理后，其組織為：Mg、Si等元素的原子固溶于α－Al中而形成過(guò)飽和鋁基固溶體以及游離Si單質(zhì)等，晶粒細(xì)小且均勻分布，成為只發(fā)生了動(dòng)態(tài)回復(fù)或靜態(tài)回復(fù)的加工組織。經(jīng)人工時(shí)效處理后，6063鋁合金型材的主要相組成為：α－Al，游離Si，主要強(qiáng)化相Mg2Si，等等。組織狀態(tài)為：細(xì)小的Mg2Si晶粒彌散均勻分布于α－Al基體中，而游離Si分布與晶界及其附近區(qū)域。而當(dāng)生產(chǎn)條件控制不當(dāng)(如淬火冷卻強(qiáng)度不足)時(shí)，就可能發(fā)生“靜態(tài)再結(jié)晶”及“再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大”而形成粗晶環(huán)。

　 6063鋁管擠壓－熱處理工藝因素的影響粗晶環(huán)的分布規(guī)律是：靠近擠壓筒壁的部分出現(xiàn)較厚粗晶環(huán)；模具工作帶磨擦阻力較大的部分具有較厚粗晶環(huán)；較厚粗晶環(huán)處的晶粒比較粗大。沿?cái)D壓方向上的粗晶環(huán)厚度的分布規(guī)律是：頭部薄、尾部厚；嚴(yán)重時(shí)會(huì)在全斷面上出現(xiàn)粗晶組織。粗晶環(huán)的最大深度為：2.0－2.5mm。

　　 6063鋁管擠壓－熱處理工藝因素的影響粗晶環(huán)的形成機(jī)理是[6]：粗晶環(huán)產(chǎn)生的部位常常是金屬材料承受劇烈附加剪切變形的部位。在軟鋁合金(如6063合金)空心、半空心型材的擠壓過(guò)程中，其外層晶粒承受較內(nèi)部更加劇烈的附加剪切變形，且沿?cái)D壓方向上尾部較頭部的要?jiǎng)×业牡枚啵惺芡饽Σ翉?qiáng)烈且摩擦?xí)r間長(zhǎng)的部位的金屬附加剪切變形較大。其晶粒的破碎和晶格畸變的程度也比較劇烈。因此，該部位金屬處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，界面能高，從而降低了該部位的再結(jié)晶溫度(這個(gè)溫差約為35℃)，使晶粒形核長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力提高。同時(shí)由于劇烈摩擦部位金屬的溫度急劇升高，在風(fēng)冷卻不及時(shí)或冷卻強(qiáng)度不足時(shí)，擠壓時(shí)析出的部分彌散質(zhì)點(diǎn)(如MnAl6 CrAl7等)重新溶于固溶體α－Al內(nèi)，阻礙再結(jié)晶的條件消失，也使再結(jié)晶溫度下降，再結(jié)晶形核、長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力提高。

　　由此可見：當(dāng)6063鋁合金擠壓溫度偏高，擠壓速度過(guò)快，模具局部工作帶過(guò)長(zhǎng)，使合金型材流出模孔溫度偏高而又未及時(shí)風(fēng)冷至250℃以下時(shí)，就易發(fā)生局部的靜態(tài)再結(jié)晶及再結(jié)晶晶粒的聚集長(zhǎng)大，這就產(chǎn)生了粗晶環(huán)。

　　粗晶環(huán)的存在，為“閃爍花紋”的形成創(chuàng)造了組織上的客觀條件。