6061铝合金化学成分

6061铝合金化学成分（精选5篇）

篇1：6061铝合金化学成分

铝合金1050、3003、6061、7075等牌号化学成分及机械性能表

一般常用合金之物理/机械性能表FLOWchart

篇2：6061铝合金化学成分

6061铝合金属热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性能，同时具有中等强度，在退火后仍能维持较好的强度。6061铝合金的主要合金元素是镁与硅，并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。6061铝合金的熔化温度在582~652℃，老牌号为LD30。

2.典型用途

一、板带的应用广泛应用于装饰、包装、建筑、运输、电子、航空、航天、兵器等各行各业。

二、航空航天用铝材用于制作飞机蒙皮、机身框架、大梁、旋翼、螺旋桨、油箱、壁板和起落架支柱，以及火箭锻环、宇宙飞船壁板等。

三、交通运输用铝材用于汽车、地铁车辆、铁路客车、高速客车的车体结构件材料，车门窗、货架、汽车发动机零件、空调器、散热器、车身板、轮毂及舰艇用材。

四、包装用铝材 全铝易拉罐制罐料主要以薄板与箔材的形式作为金属包装材料,制成罐、盖、瓶、桶、包装箔。广泛用于饮料、食品、化妆品、药品、香烟、工业产品等包装。

五、印刷用铝材主要用于制作PS版，铝基PS版是印刷业的一种新型材料，用于自动化制版和印刷。

六、建筑装饰用铝材铝合金因其良好的抗蚀性、足够的强度、优良的工艺性能和焊接性能，主要广泛用于建筑物构架、门窗、吊顶、装饰面等。如各种建筑门窗、幕墙用铝型材、铝幕墙板、压型板、花纹板、彩色涂层铝板等。

七、电子家电用铝材主要用于各种母线、架线、导体、电气元件、冰箱、空

调、电缆等领域。

3.热处理工艺

1）快速退火：加热温度350～410℃，随材料有效厚度的不同，保温时间在30～120min之间，空气或水冷。

2）高温退火：加热温度350～500℃，成品厚度≥6mm时，保温时间为10～30min、<6mm时，热透为止，空气冷。

篇3：6061铝合金化学成分

1 变形抗力模型

金属的变形抗力的研究是伴随着金属塑性成形生产的开展而兴起的, 对它的研究至今已经有八九十年的历史了。在这漫长的历史中, 各国研究学者和现场工程师们做了大量的理论探讨和实验研究。直到目前, 合金元素对变形抗力的作用规律研究尚少[1]。比如美坂佳助模型仅考虑了温度、含碳量、应变及应变速率对变形抗力的影响;志田茂模型在此基础上以相变临界温度为临界点给出了变形抗力的分段拟合函数, 使得变形抗力模型的精度大大提高;新日铁模型除了考虑温度、含碳量、应变及应变速率的影响外, 增加了含锰量对变形抗力的影响。直到目前为止较为完善的只有Hernandez-Medina模型[2], 其模型为分段模型, 加工硬化和动态回复模型中B、c、m都是拟合系数并且与化学成分、变形参数有关, 动态再结晶模型中B、c、m、D、k、n、α都是拟合系数并且与化学成分有关, εp是峰值应变。总之, 按照效果来看分段模型最好, 但是过于复杂;不分段模型形式单一, 但是效果有一定的局限性。综合考虑适用范围较为广泛, 而且形式单一的当属Hansel Spittel模型。

式中, σ是应力、ε是应变、ε&是应变速率;A、m1…m4取决于钢种的系数[3]。

经过系统的研究, Hansel–Spittel模型给出了Al Cu4Mg1.5Ni2、Al Cu2.3Mg1.5Ni、Al Cu4.4Mg1.5Ti、Al Cu4.5Si0.7Fe0.5、Al Cu4.5Si0.9Ti、等21种典型铝合金的模型参数A、m1、m2、m3、m4。而对其他化学成分的铝合金, Hansel Spittel模型参数并不清楚。

本论文将对21种热成形典型铝合金以p (-cε) ]Hansel–Spittel模型为基础, 对其模型系数A, m1, m2, m3, m4进行基于化学成分的线性拟合, 进而获得基于化学成分的热变形抗力模型, 得到更为普遍的铝合金Hansel–Spittel模型参数。

2基于化学成分的铝合金热变形Hansel Spittel模型的建立

设基于化学成分的铝合金Hansel–Spittel模型的模型参数A、m1、m2、m3、m4由下列线性函数拟合:

式中y为模型参数, 即A、m1…m4;a0、a1…a10为待定系数。

采用Origin Pro V7.5软件对式 (2) 进行自定义线性函数拟合, 可以获得上述模型参数的相关待定参数 (参见表1所示) , 将待定系数带入 (2) 式, 即可得到模型参数A、m1、m2、m3、m4。最后把式 (2) 代人式 (1) 即获得基于化学成分的铝合金Hansel–Spittel模型。

3 基于化学成分的铝合金Hansel–Spittel模型的验证

以3 1 0 4铝合金为例[4], 其化学成分 (wt%) 为Si=0.23, Fe=0.43, Cu=0.21, Mn=1.03, Mg=1.25, Ni=0.04, Zn=0.1, Ti=0.05, 模型公式计算的结果与实验值对比见图1, 比较误差基本不超过10 MPa。

4 结论

对21种热成形典型铝合金以Hansel Spittel模型为基础, 对其模型系数A, m1, m2, m3, m4进行基于化学成分的线性拟合, 进而获得基于化学成分和高温变形参数的铝合金热变形抗力模型, 经检验所得模型具有较好的精度, 说明该方法是可行的。

摘要：现有的铝合金变形抗力模型只针对具体牌号合金, 之间没有联系, 一旦成分变化就不再适用了。为了克服这个问题, 本文对21种热成形典型铝合金以Hansel–Spittel模型为基础, 对其模型系数A, m1, m2, m3, m4进行基于化学成分的线性拟合, 建立了Hansel–Spittel模型系数的化学成分模型, 进而获得基于化学成分和高温变形参数的热变形抗力模型, 经检验所得模型具有较好的精度。

关键词：铝合金,变形抗力,热变形

参考文献

[1]周纪华, 管克智.金属塑性变形阻力[M].北京:机械工业出版社, 1989:60-63.

[2]S.F.Medina, C.A.Hernandez.General expression of the Zener-Hollomon parameter as a function of the chemical composition of low alloy and microalloyed steels[J].Acta Mater, 1996, 44 (1) :137-148.

篇4：6061铝合金化学成分

关键词： 中图分类号： TG457.11

Research on repair welding of groove and the tunnel defect of friction

stir welding of 6061 aluminum alloy

Ji Hua1， Feng Xiaosong1， Wang Hu1， Zhou Lilong1， Li Da2， Xiao Changyuan2

（1.Shanghai Aerospace Equipments Manufacturer， Shanghai 200245， China；

2.Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， China）

Abstract： In the process of friction stir welding，welding defects such as groove and tunnel will be produced when welding parameters are improper or equipment stability is inadequate.In this paper，6061 aluminum body material was used，and different repair welding techniques were also be tested，and then microstructure and properties of welding joint were be analyzed after welding.The results showed that the groove and the tunnel defects can be repaired by TIG+FSW or TIG+FSSW.It can be obtained that the deformation of welding joint is small，and strength is high，and the plastic is excellent.Different repairing welding has little effect on the microstucture and hardness of the joint.

Key words： 6061 aluminum alloy； friction stir welding； welding defect； repair welding

注：①基金项目：科技部国会项目2013DFR50420。

0前言

6061 铝合金具有中等强度、好的耐蚀性、应力腐蚀破裂倾向低、良好的成形性和工艺性能等优点，已被广泛应用于现代建筑、交通运输、航空航天、机械、电力电子和家用电器等领域[1-2]。

虽然利用搅拌摩擦焊技术能够获得高质量的焊接接头，也避免了传统熔化焊方法出现的裂纹、气孔等焊接缺陷，但在工艺参数或条件不适当的情况下易出现填充不完全、未焊透和根部不连续等缺陷[3-5]。因此对焊接缺陷补焊方面的研究报道越来越多。赵衍华等对2014铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的缺陷进行了分析。结果表明，搅拌头的形状及工艺参数对接头缺陷的形成具有重要影响[6]。陈华斌等对5456铝合金搅拌摩擦焊中的孔洞等缺陷进行了研究，分析了缺陷的形成原因以及搅拌头倾角对缺陷产生的影响[2]。缺陷一旦产生，就会对接头及焊接结构造成重大影响，因此缺陷修复方面的研究也得到广泛关注。刘会杰等研究了搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法。结果表明，采用搅拌摩擦焊方法能够消除沟槽、孔洞等缺陷[7]。刘会杰等对厚板铝合金搅拌摩擦焊匙孔进行了补焊，研究了不同补焊次数下的接头性能，结果得到，FSW补焊一次、二次、三次的接头中，补焊二次的接头抗拉强度最高，补焊一次的接头强度最低[8]。王鑫等对镁合金铸件缺陷搅拌摩擦修复工艺的方法进行了研究，结果表明，采用搅拌摩擦方法修复航天器铸件缺陷从技术上是可行的[9]。黄永宪等在基于固态连接原理的填充式搅拌摩擦焊匙孔修复技术中，提出了填充式搅拌摩擦焊匙孔修复技术，实现了对焊缝匙孔的准等强修复[10]。

虽然很多学者针对搅拌摩擦焊缺陷及其补焊工艺方面进行了一定的研究，但是补焊方法还是比较单一，补焊后接头性能还有待进一步提高。基于此，文中采用TIG+FSW和TIG+FSSW两种方法对出现沟槽、隧道缺陷的接头进行补焊，并对其补焊后接头的组织性能进行研究，为搅拌摩擦焊缺陷补焊工艺的优化及完善提供可靠的参考依据。

1试验材料及方法

1.1试验材料

试验材料选用6061铝合金车体材料，状态为O态，每个焊接试板的尺寸为300 mm×100 mm×4 mm。

母材化学成分和力学性能分别见表1及表2。

表16061铝合金的化学成分（质量分数，%）MgSiCuCrFeMnZnTi其它Al0.8～1.20.4～0.80.15～0.40.04～0.350.70.150.250.15015余量

表26061铝合金母材力学性能抗拉强度

Rm/MPa屈服强度

Rel/MPa断面伸长率

A（%）190163121.2焊接及补焊方法

首先通过人为制造缺陷，然后再对缺陷接头进行补焊。制造缺陷接头的参数如表3所示。针对沟槽缺陷采用了3种不同补焊工艺，隧道缺陷采用1种补焊工艺，补焊工艺如表4所示。

表3缺陷制造缺陷

类型转速

ω/（r·min-1）焊接速度

v/（mm·min-1）倾角α/（°）说明隧道8501502.7装配间隙2.5 mm沟槽1 2001002.7压入量为-0.1 mm

表4补焊工艺缺陷类型补焊工艺编号隧道TIG填丝焊+FSW补焊1沟槽TIG填丝焊补焊2TIG填丝焊+FSW补焊3TIG填丝焊+FSSW补焊4

1.3测试分析方法

加工完成后沿试样横截面截取试样，用混合酸（1.0%HF+1.5%HCl+2.5%HNO3+95.0%H2O）对抛光后的试样进行腐蚀，在光学显微镜下观察补焊区域的微观组织。采用HVS-30数显维氏硬度计对补焊接头断面进行硬度测试。根据《GB/T-228—2010金属材料室温拉伸试验方法》对补焊接头取样并在电子万能试验机上在室温下以2 mm/min的拉伸速度进行拉伸试验。并对其断口形貌采用扫描电子显微镜（SEM）进行观察。

2试验结果及分析

2.1补焊接头微观组织

由于补焊方法不同，补焊后其接头的组织有很大差别。沟槽和隧道补焊后接头的微观组织如图1所示。

图1中a、b、c、d分别为补焊后焊核区组织。图1a为沟槽缺陷TIG焊补焊后的接头微观组织。由图中可看出，TIG焊补焊后，接头中容易产生二次缺陷，如气孔缺陷，气孔的存在会严重降低接头的强度。图1b为沟槽缺陷经TIG填丝焊+FSW补焊接头的微观组织，该工艺下接头的焊核区晶粒较为细小。图1c为沟槽缺陷经过TIG填丝后再采用FSSW补焊的接头，该接头中有明显的洋葱环组织，焊核区的晶粒也比较细小。图1d为隧道缺陷经TIG填丝焊+FSW补焊接头的微观组

图1缺陷补焊接头组织

织，其焊核区晶粒非常细小。

2.2补焊接头力学性能

补焊的主要目的是在消除缺陷的同时，获得高性能的焊接接头。采用不同工艺对同种缺陷进行补焊，以及同种工艺对不同缺陷进行补焊，接头力学性能结果如表5所示。沟槽缺陷经过TIG+FSW补焊后的接头抗拉强度最高为135 MPa，为母材的71%，断后伸长率达到母材的94%。而对隧道和沟槽进行TIG+FSW补焊后，隧道缺陷接头的性能高于沟槽缺陷的接头，其抗拉强度可达母材的79%，断后伸长率达到母材的89.6%。表5补焊接头性能补焊工艺抗拉强度/

Rm MPa屈服强度

Rp02/MPa断后伸长率

A（%）115093.310.75212395.511.253135103.711.254124100.411.88

对补焊后的接头进行了弯曲试验，结果表明，补焊后接头的弯曲性能都很好，背弯弯曲至180°时，接头没有开裂。弯曲结果如图2所示。图2弯曲结果2.3补焊接头硬度

经过测试补焊后接头的硬度基本呈“W”型。而且经过FSW和FSSW补焊过的接头硬度要比TIG焊补焊的硬度高，TIG焊补焊接头软化严重。在焊缝中心的硬度都最高，热影响区的硬度最低。硬度曲线如图3所示。

24补焊接头断口特征

图4为补焊后接头断口形貌，可以看出，补焊后接头的断裂属于韧性断裂；断口中出现了大量的韧窝，韧

图3补焊接头硬度分布图4断口形貌窝的外侧是撕裂棱。并且部分区域出现小韧窝大量聚集的现象。这是因为焊缝底部区域只受到搅拌摩擦焊产生的热作用，由于搅拌摩擦焊的特点，搅拌头不能搅拌到该区域，所以保留了合金的一部分特征，具备一定的塑性特征。

3结论

（1）采用TIG+FSW和TIG+FSSW补焊技术能够消除对接头性能影响显著的沟槽和隧道等缺陷。

（2）对于沟槽类缺陷而言，TIG+FSW补焊后的接头性能最好，抗拉强度最高可达母材的71%。

（3）缺陷经过FSW补焊后，接头的断口都具有明显的韧窝特征。参考文献[1]肖亚庆，谢水生，刘静安，等.铝加工技术实用手册[M].北京：冶金工业出版社，2005：165-175.

[2]Chen H B，Yan K，Lin T. The investigation of typical welding defects for 5456 aluminum alloy friction stir welds [J].Material Science and Engineering A，2006，433：64-69.

[3]栾国红，郭德伦，张田仓，等.搅拌摩擦焊在飞机制造工业中的应用[J].航空制造技术， 2002（11）： 20-24.

[4]柯黎明，潘际銮，邢丽，等.搅拌针形状对搅拌摩擦焊焊缝截面形貌的影响[J].焊接学报，2007，28（5）：33-37.

[5]Y G Kim ， H Fujii， T Tsumura. Three defect types in friction stir welding of aluminum die casting ally [J]. Material Science and Engineering A，2006，415（1）：250-254.

[6]赵衍华，林三宝，吴林.2014铝合金搅拌摩擦焊接头缺陷分析[J].焊接，2005（7）：9-12.

[7]刘会杰，张会杰，黄永宪，等.搅拌摩擦焊接缺陷的补焊方法[J].焊接学报，2009，30（1）：1-4.

[8]刘会杰，杨景宏，韩凤武，等.厚板铝合金搅拌摩擦焊匙孔补焊接头组织与性能[J].材料工程，2012（7）：29-33.

[9]王鑫，孟松，康旭，等.镁合金铸件缺陷搅拌摩擦修复工艺方法[J].航天器工程.2010，19（1）：89-93.

篇5：高铬合金铸铁化学成分的优化分析

1 传统高铬铸铁化学成分分析

1.1碳

碳对高铬铸铁的组织和性能影响较大, 随着碳含量的提高, 高铬铸铁中碳化物数量增多, 其硬度和耐磨性增加, 而韧性下降, 为了保证较高的硬度一定的韧性, 传统高铬铸铁一般的含碳量为2.6-3.5%。

1.2铬

铬作为高铬铸铁中主要的化学成分, 决定铸铁中共晶碳化物的类型。含量一般为14-21%。

1.3 钼和铜

加入一定量的钼, 可以提高铸铁的淬透性。对于厚壁件, 加入钼提高淬透性的效果明显, 含量一般为1.4-2.2%。

铜加入高铬铸铁中与加入钼一样可以提高铸铁的淬透性, 特别和钼联合加入时这种性能会更高, 同时加入钼可以使铸铁具有耐腐蚀性能, 木缴入量一般为0.5-1.2%。

1.4 硅、锰

硅、锰加入铸铁中有利于脱氧, 但性能不能过高, 否则会使铸铁的硬度降低, 其含量一般不超过0.9%。

2 高铬铸铁化学成分优化

2.1碳

碳是高铬铸铁中的主要组成部分之一, 含碳量的多少是决定其性能的主要因素。当含碳量低于2.4%或高于共晶含碳量时, 韧性较差[2], 同时含碳量的多少还决定了高铬铸铁中碳化物的数量。含碳量过低, 碳化物数量不够, 硬度和耐磨性得不到保证, 含碳量过高, 必然会引起马氏体转变开始温度和淬透性下降。

综上所述, 将其含碳量控制在2.8-3.3%, 以保证高铬铸铁性能的稳定。

2.2铬

铬作为一种强碳化物元素, 在高铬铸铁中, 主要是用来决定碳化物的种类, 辅之足够的碳化物的数量, 从而提供足够高硬度和耐磨性。

铬在高铬铸铁中的碳化物常有M3C、M7C3和M23C6几种, 其中以M7C3硬度耐磨性最高, 因而在高铬铸铁中以获得性能更好的共晶碳化物M7C3为目的。

为解决材料硬度和韧性相匹配的问题, 美国在20世纪30年代后期, 对含铬量10%~30%的合金白口铸铁进行研究, 发现含铬量大于12%时, 碳化物由渗碳体 (Fe3C) 转变为Cr7C3型碳化物, 它的硬度高, 组织形态为菊花状、条块状, 因此韧性大幅度提高。但铬含量过高会形成M23C6, 同时增加残余奥氏体量, 使硬度降低, 耐磨性降低。

同时, 铬含量的增加, 有助于提高淬透性, 以及控制珠光体的形成, 增加铸态奥氏体的量, 提高韧性。

所以在保证不形成M23C6的前提下, 铬的含量应高一些。同时考虑到铬碳比, 最终将铬含量控制在18-25%之间。

2.3 钒、钛

传统高铬铸铁是以加入昂贵的钼、铜改善其韧性的, 生产成本很高。近年来国内外研究的共同方向是改变碳化物的种类与分布, 以达到优良的力学性能, 但结果并不十分理想, 耐磨性和韧性在工况条件下总是不能达到良好的配合。近几年, 基于对综合力学性能的进一步改善, 细化晶粒这一手段开始扮演更着加重要的角色。同时考虑到生产成本, 采用微量元素钒、钛来取代价格昂贵的钼、铜, 来提高高铬铸铁的韧性。

钛在合金中具有细化晶粒的作用, 其碳化物Ti C的硬度、耐磨性很高, 但加入过多时, 会引起高熔点硬质相的增加及粗大, 这样不仅不能细化晶粒, 反而会使碳化物析出, 降低强度和韧性。故将其加入量控制在0.05%。

钒加入合金中, 也可以起到细化晶粒的作用, 同时在锰的作用下会使淬透性显著提高, 使合金铸铁硬度、韧性增加。当含量为0.6%时, HRC达到最大值。而冲击韧性也随钒的含量增加而增加, 当达到0.8%时, 达到极值, 加入量略高时, 冲击韧性又开始降低。[3]故将其含量控制在0.6-0.8%之间。

2.4 硅、锰

硅在高铬合金铸铁中的含量是严格控制的元素, 硅溶入基体中, 降低了碳在奥氏体中的溶解度, 由于硅的溶入, 过多的碳碳又和铬形成了共晶碳化物, 降低了铬在奥氏体中的溶解度, 使奥氏体变得不稳定, 有促使奥氏体向屈氏体转变的可能性。因此, 硅是一种降低淬透性元素, 故硅的含量应小于0.8%。

锰为常规元素, 溶于基体中是提高淬透性的元素, 有脱氧、除硫的作用, 但它会降低马氏体转变开始点 (MS) , 含量不宜大于1%, 故锰量控制在0.4-1.0%

2.5 稀土

铸铁中加入稀土可以与铁液中的氧和硫有较大亲和力, 净化铁液。另外, 由于稀土元素偏聚、吸附在碳化物择优长大的方向上, 使碳化物的生长受到抑制, 从而使其变得均匀、孤立, 而其他变质元素可以形成弥散分布的碳、氮化合物, 阻止晶粒长大, 提高碳化物的形核率, 从而细化晶粒。

高铬铸铁经适量的钒钛稀土复合变质后, 基体组织细化, 碳化物由长条状变为团块状;硬度、耐磨性、冲击韧性都有提高, 尤以冲击韧度明显。[4]过量的稀土会降低高铬铸铁的强韧性且会形成部分杂质, 故稀土的加入量取0.05-0.1%为宜。

硫、磷为有害元素, 应在生产中严格控制其含量。

3 结论

3.1成分为 (质量分数, %) :C2.8-3.3, Cr18-25, V0.6-0.8, Ti=0.05, Si<0.8, Mn0.4-1.0, RE0.05-0.1, S<0.07, P<0.1。合理的成分选择使显微组织为屈氏体基体上弥散分布着M7C3共晶碳化物。

3.2适量的钒、钛和稀土可使高铬铸铁组织细化, 碳化物的形态分布改善, 马氏体含量增加, 硬度、耐磨性和韧性都会有所提高。

摘要：通过分析对合金铸铁化学成分的添加及量的控制, 改善高铬铸铁共晶碳化物的数量、形态和分布;通过稀土、钒、钛的微量加入及复合变质处理使高铬铸铁组织细化, 并进一步改善碳化物形态, 获得硬度、耐磨性和韧性的良好配合。

关键词：高铬铸铁,化学成分优化,碳化物分布,细化晶粒

参考文献

[1]董魁光.高铬铸铁译文集[C].鞍钢机修总厂, 1981, 1.

[2]谭宠予, 周庆德等.铬系抗磨铸铁[M].西安交通大学出版社, 1986:175.

[3]刘少平, 苏丹, 孙凯, 刘忆.钒、钛对高铬铸铁中碳化物形态及耐磨性的影响[J].热加工工艺, 2006, (35) :30-31.