挤压温度对铝合金材料组织和性能的影响研究

王军社

（西北铝业有限责任公司，甘肃 陇西 748111）

随着科学技术的不断进步与发展，我国工业与国防行业都有了巨大的进步，这些行业的发展，铝合金材料发挥了至关重要的作用。在传统工业与国防行业中，钢铁材料的比重较大，但随着经济与科学技术的发展，轻量化、节能环保、安全、美观成了金属材料发展的主题。例如：汽车制造业的减重降耗；由于铁合金的质量普遍较大，在轻武器的制造方面也不适用[1]。实际工业生产中，根据具体合金要求，从其制作过程与工艺入手，制造出更符合使用要求的铝合金材料。挤压温度包括铸锭坯料温度、挤压筒温度及工模具温度等，对铝合金挤压材的组织和性能影响极为重要，本课题主要探究挤压温度对铝合金材料组织和性能的影响，使铝合金材料的质量得到有效提高，能够得到更广泛的安全应用。

1 探究挤压温度对铝合金材料组织和性能的影响

在所有金属元素中，铝元素占很大一部分比例，是金属元素总量的8%左右，排行第二，仅次于钢铁的含量。铝元素具有很多优点，本身带有一定颜色，因此在很多行业中都能够得到广泛应用。在纯铝中加入不同的金属元素能够制成各种用途的合金，供工业使用，除此之外还普遍应用于建筑行业和人们日常生活的各个方面[2]。将铝合金在一定温度下进行挤压，根据需求会得到不同性能、组织及外观要求的材料。挤压温度是挤压产品成型与质量保证的关键环节，主要包括挤压设备的温度、工模具温度、铝合金材料自身的温度以及操作前的预热，在操作过程中，这三种温度都有一定的范围要求。为保证铝合金材料的性质不受改变，要求挤压设备和工模具的温度控制在一定范围内，不可超过铝合金材料自身的温度，以免对材料本身造成破坏。挤压温度是一个十分重要的参数，如果温度过高，在对铝合金材料进行挤压的过程中，抵抗变形的能力会降低，对铝合金材料组织造成一定影响，使铝合金成品的表面过于粗糙，挤压工作的效率也会大大降低。

2 实验结果与分析

（1）对某大型工厂流水线上的铝合金材料进行挤压温度影响实验，在45MN挤压机上挤压实验样品，挤压比为21，并对其进行热处理。第一种方案是在挤压线水冷淬火；第二种方案是挤压离线淬火炉加热、水冷淬火，实验结果如图1、图2所示。

图1 铝合金在线条件下不同挤压温度对铝合金材料的影响

图2 离线条件下不同挤压温度对铝合金材料的影响

通过图1可以看出不同挤压温度下的铝合金材料性能发生很大改变，随挤压温度呈波动型改变，波动具有一定范围，但无明显规律，在达到某一挤压温度时，铝合金的性能达到最高，而其他温度时铝合金材料的性能表现出了明显的不足。通过图2可以看出，离线淬火热处理铝合金材料，在不同挤压温度下挤压经热处理后的最终性能不会发生很大改变，波动范围较小。由此可知，针对不同的铝合金产品生产工艺特点，挤压温度须控制在合适的范围内，才能提高生产效率，确保材料的组织良好、性能优异。

（2）探究挤压温度对某工厂内生产的不同铝合金材料组织的影响，实验结果如表1所示。

表1 挤压温度对不同铝合金组织的影响

由表1可知，在挤压温度相同的情况下，不同铝合金受挤压温度的影响程度不同，挤压温度可以明显改变合金塑形变形的能力。当挤压温度在400℃以下时，铝合金的裂纹程度较轻；当挤压温度在400℃以上时，铝合金的裂纹程度较严重，而且随着挤压温度的升高裂纹趋势越来越严重，并且挤压压力也会随挤压温度整体升高而增大，生产效率受到严重影响。不同铝合金材料，温度对其粗晶组织的影响不同。温度对3A21合金的晶粒组织影响不大；7075合金在温度较低时粗晶现象较严重，当温度达440℃时，挤压经后续热处理后的粗晶现象明显减少；6A02合金在挤压温度较高时粗晶现象明显，低温挤压（试验结论：温度在330℃～370℃范围内）经后续热处理后的粗晶现象明显降低或消失。

从实验不难看出，铸锭加热温度、挤压筒温度、工模具温度共同影响铝合金材料的挤压成型与组织、性能。正常情况下，应该是铸锭加热温度高于挤压筒温度、挤压筒温度高于工模具温度。实际生产时，可根据具体合金的特点及产品技术要求，配比最佳的挤压温度，既要保证产品质量、更要提高生产效率。铝合金与其他金属材料一样，挤压温度对组织造成的影响有一定局限性。通过多次实验不难发现，当挤压温度发生改变时，铝合金材料自身的稳定性受到一定影响，从而对其强度和硬度产生间接性改变。因此为提高铝合金材料的强度与耐用程度，须对铸锭坯料温度、挤压筒温度及工模具温度进行全面控制，保证材料质量，增加使用的安全性，为相关行业提供更高的保障以及更好的使用体验。

3 结语

铝合金材料的性质较为复杂，这就对铝合金的制造工艺提出了更高的要求，特别是在对挤压温度控制方面需要较高的技术。探究离线与在线两种不同条件下挤压温度对铝合金材料的影响，为铝合金的生产制造提供理论基础，使其应用更加广泛。