AL6061 против AL6063: Ключевые различия | MachineMFG

AL6061 против AL6063: Ключевые различия объяснены

0
(0)

В настоящее время алюминий является наиболее широко используемым материалом для изготовления электронных радиаторов. Его характеристики очень подходят для производства радиаторов благодаря хорошей теплопроводности, низкой стоимости и высокой устойчивости к атмосферной коррозии.

Ниже представлены свойства чистого алюминия и алюминиевых сплавов, используемых в промышленности теплоотводов, что позволяет глубже понять особенности алюминия и алюминиевых сплавов.

1. Чистый алюминий

Плотность:

Алюминий - очень легкий металл с плотностью 2,72 г/см³, что примерно на треть больше, чем у чистой меди.

Электро- и теплопроводность:

Алюминий обладает отличной электро- и теплопроводностью. Когда площадь поперечного сечения и длина алюминия такие же, как у меди, электрическая проводимость алюминия составляет около 61% меди.

Если масса алюминия такая же, как и меди, но площадь поперечного сечения разная (при равной длине), то электропроводность алюминия составляет 200% по сравнению с медью.

Химические свойства:

Он обладает хорошей устойчивостью к атмосферной коррозии благодаря образованию на его поверхности плотной пленки оксида алюминия, которая препятствует дальнейшему окислению внутреннего металла. Алюминий не вступает в реакцию с концентрированной азотной кислотой, органическими кислотами и пищевыми продуктами.

Структура:

Алюминий имеет гранецентрированную кубическую структуру. Промышленный чистый алюминий обладает чрезвычайно высокой пластичностью (ψ=80%) и может легко выдерживать различные процессы формования.

Однако его прочность слишком мала (σb составляет около 69 МПа), поэтому чистый алюминий может использоваться в качестве конструкционного материала только после упрочнения холодной деформацией или легированием.

Другие свойства:

Алюминий - немагнитный, не искрящий материал, обладающий хорошими отражающими свойствами. Он может отражать как видимый свет, так и ультрафиолетовое излучение.

Примеси в алюминии включают кремний и железо. Чем выше содержание примесей, тем ниже электропроводность, коррозионная стойкость и пластичность.

2. Алюминиевые сплавы

Добавив соответствующие элементы сплава алюминия и последующей холодной или термической обработки, можно значительно улучшить некоторые свойства.

Наиболее часто используемыми элементами сплава алюминия являются медь, магний, кремний, марганец и цинк.

Эти элементы иногда добавляют по отдельности или в комбинации, а иногда и следовые количества титанТакже добавляются бор, хром и другие элементы.

В зависимости от состава и особенностей производственного процесса алюминиевые сплавы можно разделить на две категории: литой алюминий сплавы и деформируемые алюминиевые сплавы.

Кованые алюминиевые сплавы: Этот тип алюминиевого сплава обычно обрабатывается горячим или холодным давлением, таким как прокатка, экструзия и т.д., для производства листов, труб, стержней и различных профилей. Этот тип сплава требует относительно высокой пластичности, поэтому содержание сплава относительно низкое.

Литые алюминиевые сплавы заливаются непосредственно в песчаные формы для изготовления деталей с сложные формы. Этот тип сплава требует хорошей литейной способности, то есть хорошей текучести. При низком содержании сплава он подходит для изготовления кованых алюминиевых сплавов, а при высоком содержании сплава - для изготовления литых алюминиевых сплавов.

Модуль упругости алюминиевых сплавов невелик, всего около 1/3 от стального, то есть при одинаковой нагрузке и поперечном сечении упругая деформация алюминиевых сплавов в три раза больше, чем у стали. Хотя их прочность невысока, они обладают хорошими сейсмическими характеристиками.

Диапазон твердости алюминиевых сплавов (в том числе отжиг и состояния закалки при старении) составляет 20-120 HB. Самый твердый алюминиевый сплав мягче стали.

Предел прочности алюминиевых сплавов на разрыв составляет от 90 МПа (чистый алюминий) до 600 МПа (сверхтвердый алюминий), что значительно ниже, чем у стали.

Температура плавления алюминиевых сплавов ниже (обычно около 600°C, в то время как у стали она составляет около 1450°C).

Алюминиевые сплавы обладают отличной пластичностью как при комнатной, так и при высокой температуре и могут быть использованы для производства конструкционных деталей с чрезвычайно сложной формой поперечного сечения, тонкими стенками и высокой точностью размеров методами экструзии.

Помимо подходящих механических свойств, алюминиевые сплавы также обладают отличной коррозионной стойкостью, тепло- и электропроводностью, а также отражающей способностью.

3. Глоссарий:

σb: Прочность на растяжение (предел прочности) - это максимальное напряжение, равное максимальной нагрузке, которую может выдержать образец, деленное на первоначальную площадь поперечного сечения до разрушения.

ψ: Уменьшение площади - это относительная величина усадки площади поперечного сечения образца после разрушения, равная абсолютной усадке площади поперечного сечения, деленной на первоначальную площадь образца.

Пластичность: Способность металла подвергаться пластической деформации (т.е. остаточной деформации) до разрушения.

4. Международная система наименований алюминия и алюминиевых сплавов:

1. Чистый алюминий (содержание алюминия не менее 99,00%): 1XXX

2. Группы сплавов подразделяются в соответствии со следующими основными легирующими элементами:

  • Cu (медь): 2XXX
  • Mn (марганец): 3XXX
  • Si (кремний): 4XXX
  • Mg (магний): 5XXX
  • Mg+Si (магний + кремний): 6XXX
  • Zn (цинк): 7XXX
  • Другие элементы: 8XXX
  • Зарезервировано: 9XXX

Группа 1XXX обозначает чистый алюминий (с содержанием алюминия не менее 99,00%), а последние две цифры - минимальный процент алюминия, с десятичными знаками после двух цифр.

Вторая цифра в обозначении сплава указывает на статус контроля пределов содержания примесей или легирующих элементов. Если вторая цифра равна 0, это означает, что специальный контроль для предела содержания примесей отсутствует. Если она равна 1-9, это означает, что существует специальный контроль для одной или нескольких отдельных примесей или пределов легирующих элементов.

Последние две цифры в обозначениях 2XXX-8XXX не имеют специального значения и используются только для различения различных сплавов в рамках одной группы. Вторая цифра обозначает состояние отпуска. Если вторая цифра равна 0, это означает исходный сплав. Если 1-9, то это модифицированный сплав.

6063-T5 Состав алюминия Стандартная таблица содержания:

Примечание: Содержание указано в процентах (%).

КомпонентSiFeCuMnMgZnCrTi
Стандартное содержание0.2~0.6≤0.35≤0.1≤0.10.45~0.9≤0.1≤0.1≤0.1

5. Значение кодов для алюминиевых сплавов в Китае:

  • L: Алюминий
  • LF: Антикоррозийный алюминиевый сплав (Al-Mg, Al-Mn)
  • LY: Твердый алюминиевый сплав (Al-Cu-Mg)
  • Корпус: сверхпрочный алюминиевый сплав (Al-Cu-Mg-Zn)
  • LD: Кованый алюминиевый сплав (Al-Mg-Si и Cu-Mg-Si)
  • LT: специальный алюминиевый сплав

6. Практическое применение:

В настоящее время в радиаторной промышленности в основном используются следующие алюминиевые сплавы:

1. Al6063/Al6061: Отличная пластичность делает его пригодным для экструзии при производстве профильных радиаторов. Из него можно изготовить радиатор практически любой формы, благодаря отработанной технологии, низкой цене и высокой обрабатываемости.

2. Литой алюминий: В основном используется для изготовления больших радиаторов неправильной формы и встроенных радиаторов для шкафов с оборудованием.

3. Серия LF/LY: В основном используется в радиаторах электронных устройств в особых условиях эксплуатации. К условиям эксплуатации предъявляются определенные требования по твердости и коррозионной стойкости. LY12 в настоящее время широко используется.

7. Процесс термической обработки алюминиевых сплавов:

Принципы термической обработки алюминиевых сплавов

Термическая обработка алюминия литьё из сплавов Выбирается определенная спецификация термической обработки, контролируется скорость нагрева для достижения определенной температуры, поддерживается в течение определенного времени, а затем охлаждается с определенной скоростью для изменения структуры сплава.

Его основная цель - улучшить механические свойства сплава, повысить его коррозионную стойкость, улучшить технологические характеристики и добиться стабильности размеров.

7.1.1 Характеристики тепла обработка алюминиевых сплавов

Как мы все знаем, высокоуглеродистая сталь после закалки сразу приобретает высокую твердость, но ее пластичность очень низкая.

Однако для алюминиевых сплавов это не так. После закалки прочность и твердость алюминиевых сплавов не сразу увеличивается, а их пластичность даже увеличивается, а не уменьшается.

Однако прочность и твердость закаленного сплава значительно повышаются, а пластичность снижается после выдержки в течение некоторого времени (например, 4-6 дней).

Это явление, при котором прочность и твердость закаленных алюминиевых сплавов значительно увеличиваются с течением времени, называется старением.

Старение может происходить при комнатной температуре, что называется естественным старением, или в определенном температурном диапазоне выше комнатной температуры (например, 100-200℃), что называется искусственным старением.

7.1.2 Принципы возрастной закалки алюминиевых сплавов

Возрастное упрочнение алюминиевых сплавов - сложный процесс, который зависит не только от состава сплава и процесса старения, но и от любых дефектов, вызванных усадкой в процессе производства, особенно от количества и распределения вакансий и дислокаций. Обычно считается, что возрастное упрочнение является результатом агрегации атомов растворителя с образованием зоны упрочнения.

При закалке и нагреве алюминиевых сплавов в них образуются пустоты. Во время закалки эти пустоты не успевают выйти наружу из-за быстрого охлаждения, поэтому они "закрепляются" в кристалле.

Большинство этих вакансий в пересыщенном твердом растворе соединяются с атомами растворителя. Поскольку пересыщенный твердый раствор находится в неустойчивом состоянии, он неизбежно будет изменяться в сторону равновесия.

Наличие пустот ускоряет скорость диффузии атомов растворителя, тем самым ускоряя агрегацию атомов растворителя.

Размер и количество зон закалки зависят от температуры закалки и скорости охлаждения при закалке.

Чем выше температура закалки, тем выше концентрация пустот, тем больше зон закалки и тем меньше их размер.

Чем выше скорость охлаждения при закалке, тем больше фиксированных пустот в твердом растворе, что благоприятно для увеличения количества зон закалки и уменьшения их размеров.

Фундаментальной особенностью систем сплавов, упрочненных осаждением, является равновесная растворимость, которая изменяется с температурой, то есть растворимость увеличивается при повышении температуры.

Большинство алюминиевых сплавов, которые можно подвергать термической обработке для упрочнения, удовлетворяют этому условию.

Взаимосвязь растворимости и температуры, необходимая для закалки осадком, может быть объяснена на примере сплава Al-4Cu системы алюминий-медь.

На рисунке 3-1 показана бинарная фазовая диаграмма богатой алюминием части системы алюминий-медь. Эвтектическое превращение L→α+θ (Al2Cu) происходит при температуре 548℃.

Максимальная растворимость меди в α-фазе составляет 5,65% (548℃), и растворимость резко уменьшается с понижением температуры, примерно до 0,05% при комнатной температуре.

В процессе термической обработки при старении сплав претерпевает ряд изменений в своей структуре, в том числе следующие:

7.1.2.1 Образование зон агрегации атомов растворителя - G-(Ⅰ) зон

В только что закаленном пересыщенном твердом растворе распределение атомов меди в решетке алюминия является случайным и неупорядоченным.

На ранней стадии старения, то есть когда температура старения низкая или время старения короткое, атомы меди скапливаются на определенных кристаллических гранях алюминиевой матрицы, образуя зоны агрегации атомов растворителя, называемые зонами G-(Ⅰ).

Зоны G-(Ⅰ) поддерживают когерентную связь с матрицей α, и эти агрегаты образуют когерентные области деформации, которые улучшают сопротивление деформации, тем самым повышая прочность и твердость сплава.

7.1.2.2 Упорядоченное расположение G-зон - образование G-(Ⅱ) зон

При повышении температуры старения или увеличении времени старения атомы меди продолжают агрегироваться и упорядочиваться, образуя зоны G-P(Ⅱ).

Эти зоны по-прежнему сохраняют согласованную связь с матрицей α, но они больше, чем зоны G-P(Ⅰ).

Они могут рассматриваться как промежуточные переходные фазы и часто представляются в виде θ".

Они имеют большее искажение, чем окружающие зоны G-P(Ⅰ), что еще больше препятствует движению дислокаций, усиливая эффект упрочнения при старении.

Выпадение фазы θ" - это стадия, на которой сплав достигает максимального упрочнения.

7.1.2.3 Образование переходной фазы θ′

При дальнейшем развитии процесса старения атомы меди продолжают агрегироваться в зонах G-P(Ⅱ), образуя переходную фазу θ′, когда соотношение атомов меди к атомам алюминия становится 1:2.

Поскольку постоянная решетки θ′ сильно меняется, при формировании матрицы ее когерентная связь с матрицей начинает нарушаться, то есть она переходит от полной когерентности к частичной когерентности с матрицей.

Поэтому когерентное искажение вокруг θ′-фазы ослабевает, и препятствующее движение дислокаций влияние также уменьшается, что приводит к снижению твердости сплава.

Как видно, наличие когерентных искажений является важным фактором, вызывающим упрочнение сплавов при старении.

7.1.2.4 Образование стабильной θ-фазы

Переходная фаза полностью выпадает в осадок из твердого раствора на основе алюминия, образуя самостоятельную стабильную фазу Al2Cu с четкой границей раздела с матрицей, называемую θ-фазой.

В это время когерентная связь между θ-фазой и матрицей полностью нарушается, и у нее появляется своя независимая решетка, а ее искажения исчезают.

При повышении температуры старения или увеличении времени старения частицы θ-фазы укрупняются и становятся длиннее, а прочность и твердость сплава еще больше снижаются. Сплав размягчается и становится "перезрелым". θ-фаза агрегируется и становится толще.

Принципы и общие правила старения бинарных сплавов алюминия с медью применимы и к другим промышленным алюминиевым сплавам.

Однако типы сплавов, сформированные зоны G-P, переходные фазы и, наконец, осажденные стабильные фазы различаются, что приводит к различным эффектам упрочнения при старении.

Даже для одного и того же сплава процесс старения может протекать не совсем последовательно, например, некоторые сплавы в процессе естественного старения останавливаются в зонах от G-P(Ⅰ) до G-P(Ⅱ).

При искусственном старении, если температура старения слишком высока, сплав может напрямую осадить переходную фазу из пересыщенного твердого раствора, не проходя через зону G-P. Степень старения напрямую влияет на структуру и свойства сплава после старения.

7.1.3 Факторы, влияющие на старение

7.1.3.1 Влияние времени между закалкой и искусственным старением

Исследования показали, что некоторые алюминиевые сплавы, такие как сплавы Al-Mg-Si, не могут достичь максимальной прочности после искусственного старения, если перед искусственным старением их выдержать при комнатной температуре. Вместо этого повышается их пластичность.

Например, для ZL101 литой алюминиевый сплавЕсли после закалки оставить его на сутки при комнатной температуре, а затем искусственно состарить, то предел прочности будет на 10-20 МПа ниже, чем при немедленном старении после закалки, но пластичность увеличится по сравнению с последним вариантом.

7.1.3.2 Влияние химического состава сплава

Возможность упрочнения сплава в результате старения зависит в первую очередь от того, могут ли элементы, входящие в состав сплава, раствориться в твердом растворе, а также от того, в какой степени растворимость твердого раствора изменяется с температурой.

Например, твердая растворимость кремния и марганца в алюминии относительно мала и не сильно зависит от температуры, а магний и цинк имеют относительно большую твердую растворимость в твердом растворе на основе алюминия, но структуры соединений, которые они образуют с алюминием, не сильно отличаются от матрицы, что приводит к минимальным эффектам упрочнения.

Поэтому бинарные алюминиево-кремниевые, алюминиево-марганцевые, алюминиево-магниевые и алюминиево-цинковые сплавы обычно не подвергаются упрочняющей обработке при старении.

Некоторые бинарные сплавы, такие как сплавы алюминия с медью, и тройные или многокомпонентные сплавы, такие как сплавы алюминия с магнием и кремнием и алюминия с медью и магнием, имеют растворимость и твердофазные переходы при термообработке и могут быть упрочнены с помощью термообработки.

7.1.3.3 Влияние технологии обработки твердых растворов сплавов

Для получения хороших эффектов упрочнения при старении, в условиях предотвращения перегрева, горения и роста зерен, более высокие температуры нагрева при закалке и более длительное время выдержки благоприятны для получения равномерно пересыщенного твердого раствора с максимальной пересыщенностью.

Кроме того, при закалке охлаждение не должно приводить к выпадению второй фазы, иначе при последующей обработке старением уже выпавшая фаза будет действовать как ядро, вызывая локальное неравномерное выпадение осадка и снижая эффект упрочнения при старении.

8. Чистый алюминий

Чистый алюминий в основном используется в средах, где требуется высокая теплопроводность, но в целом он не имеет широкого применения. Алюминиевый сплав AL6061 имеет несколько состояний: O, T4, T6, T451, T651, T6510, T6511.

Типичные области применения включают промышленные структурные компоненты, требующие определенного уровня прочности, высокой свариваемостьи коррозионной стойкостью. Эти компоненты используются для производства грузовиков, башенных зданий, судов, трамваев, железнодорожного транспорта, мебели, прутков, труб и профилей с хорошими анодирующими свойствами.

Алюминиевый сплав AL6063 имеет несколько состояний: О, Т4, Т83, Т1, Т5, Т6. Обычно он используется в качестве экструдированного материала для изготовления строительных профилей, ирригационных труб, рам для автомобилей, мебели, лифтов, заборов, а также декоративных компонентов различных цветов для самолетов, кораблей, легкой промышленности и зданий.

Если говорить об экструдированных материалах, то 6063, несомненно, является лучшим выбором. После экструзии он обладает лучшими полировочными и анодирующими свойствами, чем 6061.

6061 - это материал, схожий по свойствам с 6063, но относящийся к материалам конструкционных элементов. Его характеристики включают хорошую свариваемость, коррозионную стойкость и структурную прочность, однако между 6061 и 6063 все же есть небольшие различия. Его характеристики при экструзии уступают 6063.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх