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在 標準GB/T3190中規(guī)定的6063鋁合金成分范圍內(nèi),對化學成分的取值不同,會得到不同的材質(zhì)特性,當化學成分的范圍很大時,其性能差異會在很大范圍內(nèi)波動,以致型材的綜合性能會無法控制。
6063鋁合金的化學成分成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋁合金建筑型材的重要的一環(huán)。
一、合金元素的作用及其對性能的影響
6063鋁合金是AL-Mg-Si系中具有中等強度的可熱處理強化合金,Mg和Si是主要合金元素,優(yōu)選化學成分的主要工作是確定Mg和Si的百分含量(質(zhì)量分數(shù),下同)。
1.1Mg的作用和影響 Mg和Si組成強化相Mg2Si,Mg的含量愈高,Mg2Si的數(shù)量就愈多,熱處理強化效果就愈大,型材的抗拉強度就愈高,但變形抗力也隨之增大,合金的塑性下降,加工性能變壞,耐蝕性變壞。
1.2Si的作用和影響 Si的數(shù)量應(yīng)使合金中所有的Mg都能以Mg2Si相的形式存在,以確保Mg的作用得到充分的發(fā)揮。隨著Si含量增加,合金的晶粒變細,金屬流動性增大,鑄造性能變好,熱處理強化效果增加,型材的抗拉強度提高塑性降低,耐蝕性變壞。
二、Mg和Si含量的選擇
2.1Mg2Si量的確定
2.1.1Mg2Si相在合金中的作用 Mg2Si在合金中能隨著溫度的變化而溶解或析出,并以不同的形態(tài)存在于合金中: (1)彌散相β’’固溶體中析出的Mg2Si相彌散質(zhì)點,是一種不穩(wěn)定相,會隨溫度的升高而長大。 (2)過渡相β’ 是β’’由長大而成的中間亞穩(wěn)定相,也會隨溫度的升高而長大。(3)沉淀相β是由β’ 相長大而成的穩(wěn)定相,多聚集于晶界和枝晶界。 能起強化作用Mg2Si相是當其處于β’’彌散相狀態(tài)的時候,將β相變成β’’相的過程就是強化過程,反之則是軟化過程。
2.1.2Mg2Si量的選擇 6063鋁合金的熱處理強化效果是隨著Mg2Si量的增加而增大。當Mg2Si的量在0.71%~1.03%范圍內(nèi)時,其抗拉強度隨Mg2Si量的增加近似線性地提高,但變形抗力也跟著提高,加工變得困難。但Mg2Si量小于0.72%時,對于擠壓系數(shù)偏小(小于或等于30)的制品,抗拉強度值有達不到標準要求的危險。當Mg2Si量超過0.9%時,合金的塑性有降低趨勢。 GB/T5237.1—2000標準中要求6063鋁合金T5狀態(tài)型材的σb≥160MPa,T6狀態(tài)型材σb≥205MPa,實踐證明.該合金的 可達到260MPa。但大批量生產(chǎn)的影響因素很多,不可能確保都達到這么高。綜合的考慮,型材既要強度高,能確保產(chǎn)品符合標準要求,又要使合金易于擠壓,有利于提高生產(chǎn)效率。我們設(shè)計合金強度時,對于T5狀態(tài)交貨的型材,取200MPa為設(shè)計值。
2.1.3Mg含量的確定 Mg2Si的量一經(jīng)確定,Mg含量可按下式計算: Mg%=(1.73×Mg2Si%)/2.73 2.1.4Si含量的確定 Si的含量必須滿足所有Mg都形成Mg2Si的要求。由于Mg2Si中Mg和Si的相對原子質(zhì)量之比為Mg/Si=1.73 ,所以基本Si量為Si基=Mg/1.73。 但是實踐證明,若按Si基進行配料時,生產(chǎn)出來的合金其抗拉強度往往偏低而不合格。顯然是合金中Mg2Si數(shù)量不足所致。原因是合金中的Fe、Mn等雜質(zhì)元素搶奪了Si,例如Fe可以與Si形成ALFeSi化合物。所以,合金中必須要有過剩的Si以補充Si的損失。合金中有過剩的Si還會對提高抗拉強度起補充作用。合金抗拉強度的提高是Mg2Si和過剩Si貢獻之和。當合金中Fe含量偏高時,Si還能降低Fe的不利影響。但是由于Si會降低合金的塑性和耐蝕性,所以Si過應(yīng)有合理的控制。我廠根據(jù)實際經(jīng)驗認為過剩Si量選擇在0.09% ~0.13%范圍內(nèi)是比較好的。 合金中Si含量應(yīng)是:Si%=(Si基+Si過)%
鋁板,是用純鋁或鋁合金材料經(jīng)過壓力加工制成(剪切或鋸切)的取得橫斷面為矩形,厚度均勻的矩形材料。 鋁板按合金成分分為: 高純鋁板(由含量99.9%以上高純鋁軋制而成); 純鋁板(成分根本由純鋁軋制而成); 合金鋁板(由鋁及輔佐合金組成,一般有鋁銅、鋁錳、鋁硅、鋁鎂等系列); 復合鋁板或許釬焊板(經(jīng)過多種材料復合的手法得到特殊用處鋁板材料); 包鋁鋁板(鋁板外邊包覆薄鋁板用于特殊用處)。 各系鋁板材介紹: 類:1系工業(yè)純鋁——代表1050、1060、1100,現(xiàn)在慣例工業(yè)中常用的一個系列; 第二類:2系鋁銅系合金——代表2A16(LY16)、2A06(LY6),歸于航空鋁材; 第三類:3系鋁猛系合金——代表3003、3004、3A21為主,是一款防銹功用較好的系列,慣例應(yīng)用在空調(diào),冰箱,車底等濕潤環(huán)境中; 第四類:4系鋁硅系合金——代表為4A01,屬建筑用材料、機械零件、鑄造用材、焊接材料,低熔點,耐蝕性好; 第五類:5系鋁鎂系合金——代表5052、5005、5083、5A05系列,密度低,抗拉強度高,延伸率高,常用在航空方面,比方飛機油箱; 第六類:6系鋁鎂硅系合金——代表6061,可運用性好,接口特色,簡單涂層,加工性好,能夠用于低壓兵器和飛機接頭上; 第七類:7系鋁鋅鎂銅系合金——代表7075,也歸于航空系列,常用于制作飛機; 第八類:8系其他合金——較為常用的為8011鋁板材,歸于其他系列,大部分應(yīng)用為鋁箔; 第九類:9系備用合金。 鋁板清洗: 1.不要清洗熱的板面(溫度超越40℃時),由于水分過快的蒸發(fā)對板面烤漆有害! 2.選用適宜的洗滌劑,一定要選用中性洗滌劑。不要運用強堿性洗滌劑例如、或碳酸鈉,強酸性洗滌劑,磨蝕性洗滌劑以及烤漆溶解性洗滌劑。 鋁板的金屬反光,視覺更加亮眼,天然有一種“鎏金鍍銀”的貴氣,讓建筑立面顯得靈動、新穎和具有品質(zhì)感。除了審美,鋁板立面間隔層構(gòu)成的隔熱層,能有用下降墻體溫度,具有非常好的節(jié)能環(huán)保成效,被廣泛應(yīng)用于機場、寫字樓、體育館等耐久較高的地標及公共建筑。
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艦船與海洋設(shè)備鋁構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的防腐辦法包含:合金及狀況挑選、規(guī)劃、有機涂層、緩蝕劑、陰極維護、增厚表面氧化膜、改進環(huán)境等。 合金及狀況挑選 在選用合金時,首要考慮的是材料力學功能、可焊功能與資源,其次是抗腐蝕功能。在海洋環(huán)境中,5XXX系合金的抗蝕性 ,其次是1XXX系合金,以下的次第是:3XXX系合金,6XXX系合金,2XXX系及7XXX合金,在8XXX系合金中,除AL-Li合金外,其他合金與1XXX系合金的抗蝕性差不多。6XXX系合金的抗蝕性比3XXX系合金的略差一些,在運用中可不進行防腐蝕處理,建筑材料的涂漆與陽極氧化首要是為了漂亮、裝修與衛(wèi)生。 材料狀況對晶間腐蝕與應(yīng)力腐蝕開裂對海洋材料的重要性已如前述。包鋁的2XXX系合金與7XXX系合金有很好的抗蝕性,包覆層電位至少比被包覆芯層的負100mV,以便進行有用的陰極維護。有包覆層的3004合金屋面板在海洋大氣中運用30年后,包覆層的腐蝕深層只不過76μm。 規(guī)劃 規(guī)劃考慮不周會形成嚴峻的腐蝕,規(guī)劃時應(yīng)特別注意三點:正確挑選材料的合金與狀況;正確地斷定與鋁構(gòu)件接蝕的其他金屬或非金屬材料;正確地選定填密材料。以下原則規(guī)劃時宜充分考慮。 1.防止異種金屬觸摸,防止鋁件與吸水率>20%木材觸摸。假如規(guī)劃需求,則應(yīng)采納緊密的防腐蝕辦法。據(jù)中國船舶部分計算,在艇體中修替換的外板中,歸于結(jié)構(gòu)不合理形成的腐蝕占25%,異種金屬接蝕形成的腐蝕占15%,與木材觸摸引起的腐蝕占15%,歸于電化學腐蝕的45%。明顯,精心規(guī)劃可削減工件腐蝕,延伸艦船修補期限。 2.防止縫隙。對不可防止的縫隙緊密密封,防止海水與潮氣進入。 3.盡量選用接連焊,不必或少用點焊與鉚接, 的焊接辦法是沖突拌和焊(FSW)。 4.選用易排水、清洗便利結(jié)構(gòu)。 5.祼鋁表面不易吸水、吸潮材料觸摸,不可防止時,應(yīng)采納有用防潮辦法。 6.管路體系內(nèi)盡量防止急轉(zhuǎn)彎外。 7.防止熱傳遞到熱門。 8.防止流體直接碰擊。 9.防止大的機械應(yīng)力會集。 10.設(shè)備安于腐蝕小處。 11.假如設(shè)備或設(shè)備要涂油漆,應(yīng)尖利的邊際。 為防止觸摸腐蝕,在規(guī)劃上應(yīng)做到: 1.異種金屬電位應(yīng)盡或許地與鋁電位附近。 2.緊固不同金屬工件時,緊固件對鋁應(yīng)呈陰極。例如可用不銹鋼螺釘固定鋁-鋼件,不得運用鋁螺釘, 運用鍍鋁的不銹鋼螺釘。 3.兩種金屬間須徹底電絕緣時,采選用不導電的絕緣墊。一起兩種金屬間不得與外部電路相連。 4.假如須在兩種金屬接合面上刷涂油漆,應(yīng)涂于陰極金屬上,不得涂于鋁上,不然會引起針孔腐蝕。 5.鋁管與其他金屬銜接時,應(yīng)選用可替換的厚壁鋁接頭或凸緣,不得選用螺拉。 6.盡或許將異種金屬接頭處遠離腐蝕處。 7.向異種金屬制的液體循環(huán)體系中增加緩蝕劑。 8.選用陰極維護。 9.在導電性環(huán)境中,陰-陽極面積比。例如在海水中,此比值至少應(yīng)為1∶5。 防止堆積腐蝕原則: 1.不選用重金屬零件。 2.在可引起腐蝕的金屬件上涂油漆。 3.選用包鋁的鋁材。
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