至2016年末,中國在美國鋁業(yè)協(xié)會公司(The AluMINIum Association,Inc.,AA)注冊的變形鋁合金僅有3個:2006年注冊的6043合金,2008年注冊的5154C合金,2010年注冊的6027合金。變形鋁合金的注冊審批歸美國鋁業(yè)協(xié)會公司技術(shù)處注冊委員會管理,參加該委員會的國家、組織與單位共有21個,分別為美國鋁業(yè)協(xié)會公司、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、比利時鋁業(yè)中心、英國鋁業(yè)聯(lián)合會公司國家金屬成形中心、南非鋁業(yè)聯(lián)合會、瑞士鋁業(yè)協(xié)會、巴西鋁業(yè)協(xié)會、荷蘭冶金工業(yè)協(xié)會、意大利有色金屬工業(yè)協(xié)會、澳大利亞鋁業(yè)協(xié)會公司、奧地利有色金屬協(xié)會、西班牙國家冶金發(fā)展中心、中國有色金屬技術(shù)經(jīng)濟研究院、歐洲鋁業(yè)協(xié)會、歐洲航天標(biāo)準(zhǔn)組織、德國鋁業(yè)協(xié)會、波蘭有色金屬協(xié)會輕金屬分會、墨西哥鋁業(yè)協(xié)會、阿根廷標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)院、日本鋁業(yè)協(xié)會、瑞典鋁業(yè)協(xié)會。
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先河的變形鋁合金。該合金2006年注冊,是國際注冊組織1954年成立52年以來中國注冊的首個合金,是中國1919年開始生產(chǎn)小鋁片87年來注冊的唯一變形鋁合金,它還是一個綠色的、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。
低熔點金屬的熔點:Pb的327.4℃,Sn的231.9℃,Bi的271℃,Cd的320.9℃。但Cd與Pb對人體健康有害,對環(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)點形式分布于鋁固溶體中,切削時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0.05、總計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:抗拉強度Rm=402N/mm2,屈服強度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、拉伸管材的人工時效規(guī)范170℃/(6h~12h),擠壓管、棒、型材的人工時效規(guī)范176℃/12h。合金的抗蝕性高,表面處理性能好。
2006年注冊的6043合金,是鳳鋁鋁業(yè)有限公司研發(fā)與注冊的首個合金,同時是原型合金,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0.05,總計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。
另一種中國注冊的合金是5154C,于2008年10月27日注冊,由杭州飛祥電子線纜實業(yè)有限公司研發(fā),注冊成分(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0.05,合計0.15,其余為Al。該合金的密度2660kg/M3。
截至2016年,在美國鋁業(yè)公司注冊的有534個常用合金(active alloy)、159個非常用合金(inactive alloy),共計693個,中國注冊的有3個,僅占0.433%。
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