摘要：通过对6063-T4合金做3个月的自然时效实验，摸索出不同固溶温度、不同预时效制度的自然时效对产品硬度及强度的影响，确定合适的固溶、预时效制度。结果显示：1）相同固溶温度、不同预时效制度下，6063-T4合金的硬度与强度随着自然时效时间的延长总体呈上升趋势，其中没有经过预时效的前期增长较快且不稳定，100℃/2h预时效相对来说增长最慢且趋于稳定。2）相同预时效制度，不同固溶温度下，6063-T4合金的硬度与强度随着自然时效时间的延长总体呈上升趋势，其中与540℃固溶相比，560℃固溶强度及硬度较高，且100℃/2h预时效相对稳定。3）为满足客户的强度及硬度的要求，确定了560℃固溶、100℃/2h预时效制度。
关键词：硬度；固溶；预时效；趋势
Effects of natural aging on 6063-t4 alloy plates
Li Wenpei1，HaoJianpeng2
(1.Shandong Nanshan Aluminum Co.,Ltd, Yantai 265700, China;2. Shandong Nanshan Aluminum Co.,Ltd, Yantai 265700, China)
Abstract: Through a three-month natural aging experiment on 6063-T4 alloy, the effect of natural aging at different solution temperatures and different pre-aging systems on the hardness and strength of the product is explored to determine the appropriate solution and pre-aging system. The results show: 1) Under the same solution temperature and different pre-aging systems, the hardness and strength of 6063-T4 alloy generally increase with the extension of natural aging time. Among them, the early growth without pre-aging is rapid and unstable. The aging is relatively slowest and tends to be stable. 2) With the same pre-aging system and different solution temperatures, the hardness and strength of 6063-T4 alloy generally increase with the extension of natural aging time. Compared with 540℃ solid solution, the strength and hardness of 560℃ are relatively higher, and the pre-aging at 100℃/2h is relatively stable. 3) In order to meet the customer's strength and hardness requirements, a pre-aging system of 560℃ solid solution and 100℃/2h was determined.
Keywords: hardness; solid solution; pre-aging; trend
引言
6063合金以其中等强度、良好的耐蚀性、良好的耐磨性、良好的抛光性、良好的阳极氧化着色性以及极其细腻的磨砂材质表面处理逐渐成为了市场的宠儿，在3C电子行业得到了广泛应用。随着3C电子行业的不断发展及迭代，越来越多的公司选择阳极氧化铝作为产品外观件的主要材料，对6063合金的需求越来越大，目前在我国铝加工行业的质量不是太高，比如说表面质量不合格、强度及硬度不达标。但为了生产加工成为最终的部件，其原材需要进行清洗、CNC、冲压、阳极等一系列后续制程，材料的硬度及强度的控制成为了阳极氧化铝生产过程中需要攻克的难关。本文针对6063-T4板材的硬度及强度，对固溶温度及预时效制度进行了一系列研究及实验。
1 实验部分
1.1实验材料及设备（工具）
1.1.1材料
表1 6063合金化学成分
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1.1.2设备（工具）
纳博热N250/65HA空气循环炉2台；Instron5985型电子万能拉伸试验机1台；HBV-30A布维硬度计1台；吹风机1个；淬火水槽2个；试样夹2个；耐高温手套2副。
1.2实验步骤及检测
1.2.1实验步骤
经过初步研究及探讨，固溶温度分别选取540℃、560℃，预时效制度分别为自然时效、100℃/1h、100℃/2h，对6063合金进行小炉交叉实验，如表1：
表2固溶、预时效交叉实验表
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1）将试样平分2组，每组拉伸试样117个、硬度试样12个；
2）将两组试样分别放入空气循环炉，加热温度分别为540℃、560℃，在炉内保温50min后快速放入淬火水槽中，等待10min，把试样捞出后用吹风机逐一吹干；
3）把540℃、560℃固溶的拉伸试样及硬度试样平分3组，每组拉伸试样39个、硬度试样4个，做自然时效实验，每周检测强度及硬度；
4）对540℃、560℃固溶后的另外两组拉伸试样及硬度试样，分别放入空气循环炉进行预时效处理，预时效制度分别为100℃/1h、100℃/2h；
5）以上共6组实验，每周检测不同制度试样的强度及硬度。
1.2.2检测
对于以上实验：2个固溶温度：540℃、560℃；3种时效制度：自然时效、100℃/1h、100℃/2h；13个检测周期：每周一次。
1）使用Instron5985型电子万能拉伸试验机每周检测拉伸性能，包括抗拉强度、屈服强度、断后延伸率，每周每种制度3个拉伸试样，取平均值记录。
2）每4周用一个硬度试样，每周测试一次，每次取三个点测试，取平均值记录。
实验数据记录表如表3：
表3 6063合金自然时效数据收集表
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2 数据分析
记录6063-T4合金不同的固溶温度及预时效制度的连续3个月的自然时效实验数据，并绘制时间-性能曲线。如图所示，图1为560℃固溶温度、不同预时效制度下，强度与硬度随时间的变化：硬度与强度随着自然时效的延长而增大，其中没有经过预时效的前期增长较快且不稳定，100℃/2h预时效相对来说增长最慢且趋于稳定。
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图1 6063合金560℃固溶自然时效曲线
图2为540℃固溶温度、不同预时效制度下，强度与硬度随时间的变化：硬度与强度随着自然时效的延长而增大，其中100℃/2h预时效相对其他制度来说硬度与强度变化较小且稳定。
图2 6063合金540℃固溶自然时效曲线
图3、图4分别为100℃/1h预时效、100℃/2h预时效，在不同固溶温度下，强度与硬度随时间的变化：硬度与强度随着自然时效的延长而增大，其中与540℃固溶相比，560℃固溶强度及硬度较高，且100℃/2h预时效相对稳定。
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图3 6063合金100℃/1h预时效自然时效曲线
图4 6063合金100℃/2h预时效自然时效曲线
3 结论
通过3个月的自然时效实验，对比不同固溶温度、不同预时效制度的实验结果得出结论：
1）相同固溶温度、不同预时效制度下，6063-T4合金的硬度与强度随着自然时效时间的延长总体呈上升趋势，其中没有经过预时效的前期增长较快且不稳定，100℃/2h预时效相对来说增长最慢且趋于稳定。
2）相同预时效制度，不同固溶温度下，6063-T4合金的硬度与强度随着自然时效时间的延长总体呈上升趋势，其中与540℃固溶相比，560℃固溶强度及硬度较高，且100℃/2h预时效相对稳定。
3）为满足客户对性能及硬度的要求，确定了560℃固溶、100℃/2h预时效制度。
参考文献
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