1. 介绍
6063 铝合金 - 共同指定 和AW-6063, ASTM B221, 和 ISO ALMG0.7SI - 作为多功能, 挤出优化的材料.
自20世纪中叶的商业首次亮相以来, 6063 铝已经雕刻了一个重要的市场利基市场.
制造商奖励其出色的表面表面, 良好的强度与重量比, 并易于制造.
在本文中, 我们探索 6063 铝从其化学根到微结构演化, 检查其机械性和腐蚀性能, 并突出实用应用.
2. 是什么 6063 铝?
化学组成 & 合金哲学
6063 铝 合金属于6xxx系列, 在哪里 镁 (毫克) 和 硅 (和) 形成强化相硅化镁 (mg₂si).
它的名义组成 (以wt％) 通常落入其中:
| 元素 | 名义内容 (wt %) | 主要功能 |
|---|---|---|
| 和 | 0.2–0.6 | 提高铸造过程中的流动性; 结合MG形成MG₂SI沉淀以使年龄硬化. |
| 毫克 | 0.45–0.9 | 与Si反应产生细Mg₂si颗粒, 通过降水硬化增强强度. |
| 铁 | ≤ 0.35 | 充当杂质 - 较低以避免降低延展性和表面饰面的粗大金属间。. |
| 铜 | ≤ 0.10 | 略微增加强度，但仅限于保持耐腐蚀性和韧性. |
Mn |
≤ 0.10 | 清除铁以形成良性的金属间，并完善谷物结构以改善韧性. |
| Cr | ≤ 0.10 | 控制热处理期间谷物的生长, 增强力量和对压力开裂的抵抗力. |
| Zn | ≤ 0.10 | 较小的合金添加 - 避免过分以保持耐腐蚀性. |
| 的 | ≤ 0.10 | 在铸造中充当谷物炼油厂, 产生罚款, 挤出的均匀晶粒结构. |
| 其他的 | ≤ 0.05 (每个), ≤ 0.15 (全部的) | 严格限制以防止不受控制的次级阶段损害机械性能或腐蚀性能. |
| al | 平衡 | 提供基本矩阵, 提供低密度, 高电导率, 和出色的表现性. |
3. 身体的 & 机械性能 6063 铝合金
物理特性 6063 铝合金
| 性能特性 | 价值 |
|---|---|
| 密度 | 2.70 g/cm³ |
| 导热率 (20 °C) | 201 w/m·k |
| 电导率 | 35 % IACS |
| 弹性模量 | 69 GPA |
| 热膨胀系数 | 23.4 ×10⁻⁶K⁻ |
机械性能
| 脾气 | 抗拉强度 (MPA) | 屈服强度 (0.2 % 抵消, MPA) | 伸长 (%) | 硬度 (HB) |
|---|---|---|---|---|
| T1 | 130–160 | 95–120 | 10–14 | 40–55 |
| T5 | 160–200 | 125–155 | 8–12 | 60–75 |
| T6 | 190–240 | 160–200 | 8–12 | 60–80 |
升高的性能 & 疲劳
6063 铝合金大致保留 80 % 其房间温度的强度 100 °C. 在疲劳测试中 (r = 0.1), S-N曲线显示耐力极限接近 90 MPA的一百万个周期.
设计人员通常将安全保证金为1.5–2倍，用于室外或汽车应用中的循环加载.
挤出的各向异性
挤出轮廓表现出各向异性: 纵向特性通常超过5-10 % 在拉伸强度中.
工程师通过将临界载荷路径与挤压方向排列来补偿.
4. 耐腐蚀性 & 表面保护
天然氧化物屏障
6063 铝形成薄的, 自我修复的al₂o₃电影 (2–5 nm) 抵抗大气腐蚀, 通过 1,000+ 盐喷雾测试的小时 (ASTM B117) 阳极氧化.
这部电影使合金非常适合户外应用, 从建筑概况到海洋配件.
挑战和缓解
- 氯化物环境: 对在盐水中粘着敏感 (cl⁻ > 500 ppm), 通过厚厚的阳极氧化缓解 (15–25μm) 或环氧涂层.
- 电腐蚀: 避免与铜或碳钢直接接触; 使用绝缘垫圈或富含锌的底漆.
阳极技术和装饰饰面
- 硫酸 阳极氧化 (II型) 产生5–25 µm厚的多孔氧化物.
- 硬皮阳极氧化 (III型) 产生25–60 µm的厚度，可耐磨损.
- 颜色阳极氧化和 粉末涂料 允许美学定制, 使用化学转换引物 (例如。, 铬酸盐或三价锆) 增强粘附.
5. 制造 & 加入 6063 铝合金
制造商喜欢 6063 铝的特殊性, 可预测的加工行为, 和可靠的可焊性.
挤压特征
第一的, 6063 铝在450–550°C下平稳地挤压, 平衡金属流量和细化的温度窗口.
典型的 挤压 比率范围从 10:1 到 30:1, 使复合横截面具有薄壁厚度 1 毫米.
6063 铝合金设定基准以挖掘性能, 具有关键优势:
- 低挤压压力: 100–150 MPA用于复杂轮廓, 30% 低于 6061,
启用复杂的形状，例如带有热窗框架 0.8 毫米壁厚 和空心室. - 表面处理: 脱颖而出的表面实现了 RA≤1.6μm 没有后处理, 对于辅助加工将增加20-30％成本的建筑应用至关重要.
- 生产速度: 挤压率 5–20 m/i (取决于轮廓的复杂性), 单个模具每天能够生产10,000–20,000米.
加工和工具
它柔软的脾气 (f) 允许快速加工 高速钢 (HSS) 工具 在切割速度上 150 M/我.
使用 可溶性冷却液 (5–10％的浓度) 减少工具磨损 40%, 而碳化物工具则优先用于硬转变的功能 (例如。, T6脾气中的线).
焊接技术
- 提格焊接: 首选精密组件, 使用 4043 填充杆 (Al-5％是) 最大程度地减少热开裂.
焊接效率达到 90%, 保留拉伸强度 85% 在T6脾气中. - 摩擦搅拌焊接 (FSW): 固态过程非常适合厚部分 (到 10 毫米), 与 90% base.
- 焊后治疗: 压力缓解 150°C 2 小时 通过 60%, 大型组合中的尺寸稳定性至关重要.
6. 热处理 & 年龄硬化 6063 铝合金
热处理改变了6063的柔软, 延性的脱氧条件为沉淀的合金，并显着提高强度.
通过选择正确的解决方案组合, 淬火, 和老化步骤,
制造商量身定制拉伸强度的平衡, 延性, 以及对应用程序要求的尺寸稳定性.
脾气称号和典型周期
| 脾气 | 过程 | 典型的衰老周期 |
|---|---|---|
| T1 | 直接从挤出中冷却; 自然在室温下年龄 | 〜 7 几天 20 °C |
| T5 | 从挤出或淬火中冷却; 人为年龄 | 175–205°C 4–8 h |
| T6 | 溶液在520–540°C下进行热处理; 淬火; 人为年龄 | 175–205°C 6–12 h |
| T7 | 超越T6 (为了提高尺寸稳定性) | 200–220°C 8–16 h |
- T1 脾气依靠缓慢, 自然衰老. 设计师偏爱T1，挤出后立即需要最大的可配合性的零件.
- T5 迅速增强力量. 通过在175–205°C下保持几个小时, 6063 铝合金可实现其峰值硬度的80-90％，而失真最小.
- T6 发挥最高的强度 - 通常190-240 MPA拉伸.
制造商在520–540°C下溶解以溶解所有mg₂si, 然后淬灭和年龄形成最大硬度的细β'沉淀. - T7 目标应用程序紧密控制大于峰值强度的应用.
延长的衰老浓密沉淀到更稳定的β相中, 切割强度降低约10–20％，但减轻了残余应力.
力量, 延性, 和稳定权衡
衰老后立即, T6 6063 铝合金达到其最高产量和最终的拉伸强度, 然而，它在弯曲期间也表现出更大的回弹.
反过来, T5脾气产生略低的强度 (160–200 MPA) 但是保留5-10％的伸长率更好，并最大程度地减少复杂几何形状的失真.
当设计人员同时需要中等强度和出色的维度精度（例如在耐耐受窗框中），他们通常会指定修改的T6I4或T7周期.
过度缓解和压力缓解
超出T6峰的过度覆盖 - 通过将衰老温度升至200-220°C或延长时间超出 12 小时 - 驱动β'沉淀以使β'和β降解为β'.
尽管这种转变降低了屈服强度 20%, 它稳定尺寸并减轻内部压力，否则可以导致服务期间扭曲或破裂.
在带有多个连接零件的组件中, 过度 6063 铝合金抵抗应力腐蚀破裂, 使T7脾气成为焊接或机械固定结构的理想选择.
7. 表面处理 & 涂料
化学转换涂层
铬酸盐 (类型I。) 和磷酸盐预处理可促进后续面漆的粘附. 三价铬和基于锆的系统提供符合ROHS的替代方案.
粉末涂料和绘画
预处理后, 聚酯或环氧 - 聚酯粉末提供耐用的颜色饰面.
典型的厚度: 60–120 µm. 适当的表面粗糙度 (ra≈ 1.5 µm) 增强机械互锁.
新兴的纳米纹理和自我清洁治疗
研究人员使用二氧化硅纳米颗粒和氟化粘合剂开发超疏水涂料.
早期测试显示接触角 > 150°, 有希望减少室外立面的污垢.
8. 主要应用 6063 铝合金
建筑业和建筑业
- 窗户框架
- 幕墙系统
- 扶手和护栏
- 建筑装饰
- 结构玻璃轮廓
运输部门
- 汽车装饰和装饰式造型
- 车顶栏杆和跑步板
- 拖车框架
- 自行车框架和配件
- 船配件和舷梯
电气和照明系统
- LED照明外壳
- 电子散热器
- 电气外壳
- 导管管
- 反射器框架
消费产品和家具
- 办公室分区系统
- 显示固定装置和标牌框架
- 家具管和支撑
- 梯子和架子
- 运动器材 (三脚架, 帐篷杆)
工业机械和设备
- 机器守护轮廓
- 气缸管
- 自动化的框架系统
- 输送机系统导轨
- 冷却系统外壳
9. 优势和局限 6063 铝合金
关键优势
- 形成性: 无与伦比的复杂挤压, 在建筑和汽车领域启用设计灵活性.
- 成本效益: 原材料成本〜$ 2.2/kg, 30% 比便宜 6061 和 50% 比便宜 7075.
- 表面处理: 氧化和绘画的理想, 对美学应用至关重要.
限制
- 力量: 低于 6061 (T6拉伸强度: 310 vs. 350 MPA) 而且远不及 7075 (570 MPA), 限制高应力组件.
- 高温性能: 强度迅速下降到150°C以上 (保留 50% 200°C的T6强度), 不适合发动机组件.
- 阻力: 在595°C下融化, 在关键的结构应用中需要耐火涂料.
10. 标准, 规格 & 可用性
6063 铝合金符合多个全球标准:
- 在 573-3 / 在 755-2: 锻造产品的化学和机械要求
- ASTM B221: 挤压条, 杆, 电线, 概况, 和管
- ISO 6361: 锻炼铝和铝合金板, 条, 和盘子
- 只是H4040: 铝合金挤出形状
供应商全球股票Alu 6063 在形状范围从挤压轮廓 (70% 生产), 床单, 管, 和杆.
自定义挤出的交货时间通常从简单轮廓的3-6周到复杂几何的8-12周不等.
11. 与相关合金的比较
6063 铝合金在6xxx系列的铝合金中占有不同的位置, 以其力量之间的良好平衡而闻名, 耐腐蚀性, 和挤压性.
关键比较表
| 性能特性 / 特征 | 6063 | 6061 | 6005一个 | 6082 | 7075 |
|---|---|---|---|---|---|
| 抗拉强度 (MPA) | 145–240 (T5/T6) | 240–310 (T6) | 260–340 (T5/T6) | 290–340 (T6) | 490–570 (T6) |
| 屈服强度 (MPA) | 110–200 | 210–275 | 215–290 | 240–310 | 400–505 |
| 伸长 (%) | 8–12 | 8–10 | 7–12 | 6–10 | 6–10 |
| 耐腐蚀性 | 出色的 | 非常好 | 非常好 | 非常好 | 一般 (需要涂层) |
| 挤压性 | 出色的 (复杂的轮廓) | 良好 | 良好 | 公平的 | 贫穷的 |
| 阳极氧化质量 | 出色的 | 良好 | 良好 | 公平的 | 贫穷的 |
| 可加工性 | 公平的 | 良好 | 良好 | 良好 | 出色的 |
| 可焊性 | 出色的 | 非常好 | 良好 | 良好 | 公平 - 贫困 (热开裂的风险) |
| 典型的用例 | 建筑学, 家具 | 结构, 汽车 | 桥梁, 梯子 | 运输, 海洋, 结构 | 航天, 高压力零件 |
6061 vs. 6063 铝合金
- 力量: 6061 提供的强度高20-30％ 6063, 使结构应用更好.
- 形成性: 6063 在复杂的挤压和完成, 尽管 6061 更僵化.
- 应用领域: 6063 是装饰和建筑用途的理想选择; 6061 对于承载组件（例如自行车框架）是首选, 机壳, 和压力容器.
6005vs. 6063 铝合金
- 力量: 6005表现优于表现 6063 力量增长10–30％.
- 挤压性: 6063 允许细节中的细节; 6005a很难挤出.
- 最合适的: 6005A用于铁路运输和结构系统, 尽管 6063 在窗户和门系统中占主导地位.
6082 vs. 6063 铝合金
- 力量: 6082 提供 40% 力量比 6063.
- 耐腐蚀性: 可比, 但 6063 提供更好的阳极氧.
- 可加工性 & 可焊性: 6082 更难加工; 6063 焊接清洁器和更整洁.
7075 vs. 6063 铝合金
- 力量: 7075 明显强大 - 超过两倍的强度 6063.
- 耐腐蚀性: 6063 在潮湿或海洋环境中的表现要好得多.
- 可工作性: 7075 很难焊接和挤压, 然而 6063 易于制造.
- 使用: 7075 用于航空航天和关键性零件; 6063 受到消费者和建筑产品的青睐.
12. 结论
6063 铝合金达到了令人信服的平衡: 它可以具有精细的表面表面处理复杂的挤压,
提供可靠的耐腐蚀性, 并通过受控衰老实现可观的机械强度.
从建筑外墙到海洋硬件, 6063 铝证明了其在多个行业的多功能性.
通过了解其构图, 微观结构, 和处理途径,
工程师可以利用 6063 铝以满足性能和审美要求，同时保持制造成本和环境影响.
常见问题解答
是什么 6063 铝合金用于?
6063 铝合金主要用于建筑应用，例如窗框, 门框, 窗帘墙, 栏杆, 和其他装饰概况
由于其出色的表面饰面, 耐腐蚀性, 和很好的算力.
是 6063 铝强 6061?
不, 6063 铝不像 6061.
尽管 6063 提供出色的表面饰面和外形, 6061 提供更高的拉伸和屈服强度, 使其更适合结构和负载应用.
是什么 6063 飞机级铝?
6063 铝通常不被视为“飞机级”铝.
飞机应用通常需要更高强度的合金 2024 或者 7075. 然而, 6063 ALU可以在航空航天行业的非关键室内或装饰组件中使用.
等同于 6063 铝?
国际等效物 6063 铝包括:
- 在: 和AW-6063
- ISO: almg0.7si
- 他是: A6063
- ASTM: B221 (涵盖酒吧等产品表格, 管, 概况)
