合金元素对Al-Mg-Si合金机械性能的影响

郝玉喜，吴 楠，王洪卓，谢方亮，刘 鹏

(辽宁忠旺铝合金精深加工有限公司，辽宁 辽阳 111003)

Al-Mg-Si合金具有良好的韧性、中等的强度、优越的耐腐蚀性能以及良好的加工和焊接性能等。另外，Mg和Si易形成Mg2Si强化相[1]。但Mg和Si比值不同，其时效析出行为也会不同。文献[3]报道了在Al-Mg-Si合金中Mg/Si摩尔比对时效动力学产生很大的影响，在180 ℃时效时，其Mg/Si比越小，合金的硬化速度越快；而250 ℃时效时，Mg/Si摩尔比对时效动力学影响较180 ℃更大，并且Si含量越高的合金，晶界析出相越连续且尺寸越大。张新民等[4]研究了Mn含量对6061合金强度和塑性的影响，结果发现Mn含量超过0.1%时，块状Al9(MnFe)3Si相会随着Mn含量增大而增多，并在Mn添加量为0.2%时，合金强度和塑性均达到最大值。

本文借助热力学分析方法，研究过剩Si含量和Mn含量对Al-Mg-Si-Cu合金力学性能和折弯性能的影响。

1 热力学模拟计算方法及原理

CALPHAD是在热力学理论和热力学数据库支持下的相图计算。核心原理为根据已知热力学相平衡数据，确定低组元各相的热力学描述，然后通过递推优化，逐步获得高组元合金相的吉布斯能，而推算可靠的高组元相图。

吉布斯自由的表达式为：

(1)

等式右边第一项为纯组元的吉布斯自由能之和，第二项为理想混合熵引起的自由能增加，第三项偏离理想溶液引起的超额自由能。

组元i在各相中的化学势相等，即有

(2)

μi(α)=μi(β)

(3)

2 试验材料与方法

本试验以Al-Mg-Si-Cu合金为研究对象，借助热力学模拟法分析合金元素含量、Mg/Si比对Al-Mg-Si合金挤压性能的影响。试验合金成分见表1。……