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鋁業知識

6043合金:中國注冊的首個變形鋁合金

金,2010年注冊的6027合金。變形鋁合金的注冊審批歸美國鋁業協會公司技術處注冊委員會管理,參加該委員會的國家、組織與單位共有21個,分別為美國鋁業協會公司、法國鋁業公司、俄羅斯金俄航空材料研究院、羅馬尼亞阿羅鋁業公司、加拿大鋁業協會、比利時鋁業中心、英國鋁業聯合會公司國家金屬成形中心、南非鋁業聯合會、瑞士鋁業協會、巴西鋁業協會、荷蘭冶金工業協會、意大利有色金屬工業協會、澳大利亞鋁業協會公司、奧地利有色金屬協會、西班牙國家冶金發展中心、中國有色金屬技術經濟研究院、歐洲鋁業協會、歐洲航天標準組織、德國鋁業協會、波蘭有色金屬協會輕金屬分會、墨西哥鋁業協會、阿根廷標準化學院、日本鋁業協會、瑞典鋁業協會。

 

  合金成分

 

  6043合金是一種Al-Mg-Si-Cu-Bi-Sn系合金,是中國在國際組織打開注冊先河的變形鋁合金。該合金2006年注冊,是國際注冊組織1954年成立52年以來中國注冊的首個合金,是中國1919年開始生產小鋁片87年來注冊的唯一變形鋁合金,它還是一個綠色的、可高速切削的鋁合金。通常,凡是可高速切削的變形鋁合金都含有低熔點合金元素如Bi、Pb、Sn等。如6018、6023、6028、6040、6041、6042、6262A、6064、6064A、6068合金等。

 

  低熔點金屬的熔點:Pb的327.4℃,Sn的231.9℃,Bi的271℃,Cd的320.9℃。但Cd與Pb對人體健康有害,對環境不利,不宜采用,所以凡是含有Pb的需切削加工的鋁合金會逐步被少用或不用而被淘汰,代之而起的是含Bi與Sn的合金或其他合金,6043合金就是在這種背景下應運而生的綠色合金。

 

  Bi和Sn不與Al形成化合物,也幾乎不固溶于Al,而是以游離質點形式分布于鋁固溶體中,切削時在摩擦熱作用下熔化呈液態,有很好的潤滑作用,這就是為什么含Bi和Sn的鋁合金可進行高速切削的原因。

 

  6043合金的化學成分(質量%):Si0.40~0.9,Fe0.50,Cu0.30~0.9,Mn0.35,Mg0.6~1.2,Cr0.15,Zn0.20,Ti0.15,Bi0.40~0.7,Sn0.20~0.40,其他雜質單個0.05、總計0.15,其余為Al。6043合金在Si、Mg、Cu等主要合金元素含量上與6040及6041合金的沒有多大差別,但Sn的含量比它們的少,因此它們的性能相當,而6043合金的生產成本會略低一些。

 

  基本性能

 

  6043合金的密度2710kg/m3,廣泛用于擠壓棒材與管材,T9狀態材料的典型力學性能:抗拉強度Rm=402N/mm2,屈服強度Rp0.2=380N/mm2,伸長率A=11%,它的正彈性模量E=70GN/mm2,切變彈性模量G=60GN/mm2,泊松比μ=0.33。6043合金沒有低溫脆性,可用于制造深冷機器零部件。

 

  6043合金的液相線溫度652℃,固相線溫度582℃,20℃~100℃的平均線脹系數23.4μm/(m·k)。20℃時T9狀態材料的熱導率172W/(m·k),等體積電導率44%IACS,電阻率39nΩ·m,電阻溫度系數0.1nΩ·m/k。

 

  6043合金的退火規范415℃/(2h~3h),固溶處理溫度540℃,軋制棒材、冷精拉棒材、拉伸管材的人工時效規范170℃/(6h~12h),擠壓管、棒、型材的人工時效規范176℃/12h。合金的抗蝕性高,表面處理性能好。

 

  截至2016年,在美國鋁業公司注冊的有534個常用合金(active alloy)、159個非常用合金(inactive alloy),共計593個,中國注冊的有3個,僅占0.506%。

 
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