|
从表2可以看出，杂质Fe和Zn对合金的力学性能也有较大的影响，这是因为在合金中生成αFe2SiAl8(以前报道为Fe3SiAl12),βFeSiAl5(以前报道为Fe2Si2Al9)及T-Al2MgZn3等杂质相的缘故。这些杂质相都是硬的质点，位错不易切割，能够增强合金的力学性能，但却降低了合金的挤压性能（容易拉伤、划伤）、耐腐蚀性、电化学性能及着色材的颜色均匀性和光泽性。
6063合金型材的性能除了与化学成分有关之外，还与热处理条件即人工时效有关。为了兼顾各种性能，本文结合合金的化学成分，着重研究了6063合金型材的人工时效机制及其对力学性能和电化学性能的影响。
1 6063挤压型材的时效过程中力学性能变化
6063合金在挤压变形出口处的温度一般是520～540℃，在变形程度较大或变形复杂的情况下，出口温度可达570～580℃。在这样的温度下Mg2Si强化相多数被溶解，随后经风淬冷却，产生溶质原子和空位双重过饱和的固溶体，又经过自然时效（100℃以下停放2h）形成球状GP区，其大小为10～60×10-10m。在100℃以下，时效几年才能长大到100×10-10m。因此必须进行人工时效（100℃以上）使饱和固溶体进一步分解脱溶。图1是在175℃、195℃、215℃下时效的型材力学性能与时效时间的变化曲线。从图1可以看出，低温时效的6063合金型材力学性能提高最大，但是所需要的时间较长，生产效率较低。另外还可以看出温度比时间的影响大得多。因此在人工时效过程中应该重点严格控制温度。
图1 人工时效时间与强度的关系(B合金)
2 w(Mg)/w(Si)、Fe、Zn在合金时效
图2、3分别是6063合金中w(Mg)/w(Si)比值与杂质Fe对人工时效效果的影响。从图中可以看出w(Mg)/w(Si)对时效硬度的影响曲线有一个低谷点；而Fe则随其质量分数增加时效硬度也增加。在w(Mg)/w(Si)<1.73的情况下，6063合金的人工时效硬度应该随着w(Mg)/w(Si)增加而增加，而图2中的时效硬度低谷是由于这些合金中生成的杂质相α-Fe2SiAl8、β-FeSiAl5、T-Al2Mg3Zn较少的缘故。低谷处合金中Fe的质量分数为0.11%,Zn的为0.01%；低谷左边的Fe的为0.25%,Zn为0.03%,右边的Fe的质量分数为0.17%,Zn为0.02%,左、右边的一些合金晶界处生成较多的杂质相。虽然6063合金人工时效中所生成的Fe、Zn杂质相能提高型材的硬度，但由于杂质相质点粗大，约0.5～10μm，在变形中易成为裂纹源，降低合金的断裂韧性，而且对后来的阳极氧化着色造成不利影响，因此，还是应尽量避免它的生成。
图2 合金中w(Mg)/w(Si)值对时效硬度的影响
图3 合金中Fe的质量分数对时效硬度的影响
3 人工时效对6063合金电化学性能的影响
3.1 对导电率的影响
合金的导电率一般为50%IACS左右。随着时效温度和时效时间增加导电率增加，而杂质Fe的质量分数及w(Mg)/w(Si)对它的影响较小，见图4和表3。6063合金的时效分解序列为：α固溶体→球状GP区→β"针状相→β’棒状相→β板状相（稳定相）。在低温、短时人工时效时，主要生成GP区β"相，由于它们微细、弥散分布，使自由电子运动的空隙较小，阻力大，电阻率增加。随着时效温度和时效时间增加，过渡相逐渐向粗大的β’、β相转变，而自由电子运动的空隙增加，阻力减小，因而导电率增加。而Fe、w(Mg)/w(Si)在时效过程中只影响相的组成，而不影响微细结构，因而对导电率影响甚微。
图4 导电率与人工时效温度和时间的关系 | 
