易切削變形鋁合金6043原型合金化學(xué)成分力學(xué)物理性能

至2016年末，中國在美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司（The AluMINIum Association，Inc.，AA）注冊(cè)的變形鋁合金僅有3個(gè)：2006年注冊(cè)的6043合金，2008年注冊(cè)的5154C合金，2010年注冊(cè)的6027合金。變形鋁合金的注冊(cè)審批歸美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司技術(shù)處注冊(cè)委員會(huì)管理，參加該委員會(huì)的國家、組織與單位共有21個(gè)，分別為美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司、法國鋁業(yè)公司、俄羅斯金俄航空材料研究院、羅馬尼亞阿羅鋁業(yè)公司、加拿大鋁業(yè)協(xié)會(huì)、比利時(shí)鋁業(yè)中心、英國鋁業(yè)聯(lián)合會(huì)公司國家金屬成形中心、南非鋁業(yè)聯(lián)合會(huì)、瑞士鋁業(yè)協(xié)會(huì)、巴西鋁業(yè)協(xié)會(huì)、荷蘭冶金工業(yè)協(xié)會(huì)、意大利有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)、澳大利亞鋁業(yè)協(xié)會(huì)公司、奧地利有色金屬協(xié)會(huì)、西班牙國家冶金發(fā)展中心、中國有色金屬技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院、歐洲鋁業(yè)協(xié)會(huì)、歐洲航天標(biāo)準(zhǔn)組織、德國鋁業(yè)協(xié)會(huì)、波蘭有色金屬協(xié)會(huì)輕金屬分會(huì)、墨西哥鋁業(yè)協(xié)會(huì)、阿根廷標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)院、日本鋁業(yè)協(xié)會(huì)、瑞典鋁業(yè)協(xié)會(huì)。

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(cè)先河的變形鋁合金。該合金2006年注冊(cè)，是國際注冊(cè)組織1954年成立52年以來中國注冊(cè)的首個(gè)合金，是中國1919年開始生產(chǎn)小鋁片87年來注冊(cè)的唯一變形鋁合金，它還是一個(gè)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(diǎn)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(diǎn)金屬的熔點(diǎn)：Pb的327.4℃，Sn的231.9℃，Bi的271℃，Cd的320.9℃。但Cd與Pb對(duì)人體健康有害，對(duì)環(huán)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(huì)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(yīng)運(yùn)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(zhì)點(diǎn)形式分布于鋁固溶體中，切削時(shí)在摩擦熱作用下熔化呈液態(tài)，有很好的潤滑作用，這就是為什么含Bi和Sn的鋁合金可進(jìn)行高速切削的原因。

6043合金的化學(xué)成分（質(zhì)量%）：Si0.40~0.9，F(xiàn)e0.50，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(zhì)單個(gè)0.05、總計(jì)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(dāng)，而6043合金的生產(chǎn)成本會(huì)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(tài)材料的典型力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度Rm=402N/mm2，屈服強(qiáng)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(jī)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(shù)23.4μm/（m·k）。20℃時(shí)T9狀態(tài)材料的熱導(dǎo)率172W/（m·k），等體積電導(dǎo)率44%IACS，電阻率39nΩ·m，電阻溫度系數(shù)0.1nΩ·m/k。

6043合金的退火規(guī)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(shí)效規(guī)范170℃/（6h~12h），擠壓管、棒、型材的人工時(shí)效規(guī)范176℃/12h。合金的抗蝕性高，表面處理性能好。

2006年注冊(cè)的6043合金，是鳳鋁鋁業(yè)有限公司研發(fā)與注冊(cè)的首個(gè)合金，同時(shí)是原型合金，在中國鋁合金發(fā)展史上具有里程碑意義。這是一種有創(chuàng)新意義的原型合金，它的成分（質(zhì)量%）：si0.40-0.9，F(xiàn)e0.50，Cu0.30-0.9， Mn0.35， Mg0.6-1.2， Cr0.15，0.20Zn， Ti0.15，Bi0.40-0.7， Sn0.20-0.40，其他雜質(zhì)每個(gè)0.05，總計(jì)0.15，其余為Al。這種合金用于擠壓供高速切削用的棒材，不含對(duì)人體與環(huán)境有害的Pb，是一種綠色的高速切削的變形鋁合金。

另一種中國注冊(cè)的合金是5154C，于2008年10月27日注冊(cè)，由杭州飛祥電子線纜實(shí)業(yè)有限公司研發(fā)，注冊(cè)成分（質(zhì)量%）：Si0.20，F(xiàn)e0.30，Cu0.10， Mn0.05-0.25， MG3.2-3.7， Cr0.01， Zn0.01，Ti0.01，qita雜質(zhì)每個(gè)0.05，合計(jì)0.15，其余為Al。該合金的密度2660kg/M3。

截至2016年，在美國鋁業(yè)公司注冊(cè)的有534個(gè)常用合金（active alloy）、159個(gè)非常用合金（inactive alloy），共計(jì)693個(gè)，中國注冊(cè)的有3個(gè)，僅占0.433%。

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