CN111474320A - 一种评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，取均匀化退火处理后的6系铝合金作为试样，将所述试样依次进行磨制、抛光和浸蚀，然后在1000倍以上的明视场下观测并统计α‑AlFeSi相粒子和β‑AlFeSi粒子个数；根据公式：相转化率＝α‑AlFeSi相粒子数/(α‑AlFeSi相粒子数+β‑AlFeSi相粒子数)，计算获得相转化率。本发明的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，可通过可量化的相转化率，实现6系铝合金铸锭均匀化退火处理的效果的定量评价。

Description

一种评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法
技术领域
本发明涉及铝合金的工艺设计，特别涉及一种评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法。
背景技术
铝合金铸锭通过均匀化退火处理来消除与减弱铸造过程的枝晶偏析、非平衡相溶解和过渡元素相沉淀、促进溶质浓度均匀化和晶间化合物溶解，因此，均匀化热处理工艺以及处理效果对铝合金铸锭后序挤压或锻造的加工质量直接关联，尤其对是有力学性能要求的6系铝合铸锭更至关重要。6系铝合铸锭通过均匀化退火处理来改善Fe在铝合金中的存在形貌，尽量抑制对加工产品机械性能有害的针状β-AlFeSi铁相形成及促进晶界Mg2Si相的溶解、弥散和化学成分均匀性。
目前铝熔铸行业对6系铝合金均匀化退火处理的效果体现指标及测试评价空白，福建省南平铝业有限公司在铝合金熔铸装备、技术和铸锭质量在行业内领先，高端铸锭长期供国际铝加工巨头企业供精密加工用，对铝合金铸锭均匀化退化工艺方案和效果测试评体系均有独特而成熟的技术。
现有技术中，关于铝合金均匀化退火处理效果的评价的相关技术，尚处于空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，取均匀化退火处理后的6系铝合金作为试样，将所述试样依次进行磨制、抛光和浸蚀，然后在1000倍以上的明视场下观测并统计α-AlFeSi相粒子和β-AlFeSi粒子个数；
根据公式：相转化率＝α-AlFeSi相粒子数/(α-AlFeSi相粒子数+β-AlFeSi相粒子数)，计算获得相转化率。
本发明的有益效果在于：
通过可量化的相转化率(β-AlFeSi相转化为α-AlFeSi相)测试值评价6系铝合金铸锭均匀化退火处理的效果，使得6系铝合金均匀化退火处理效果的评价实现可量化测试，为改善均匀化热处理工艺和提升铸锭综合质量提供了有价值和实用的判定依据。
附图说明
图1为本发明实施例的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法中的扫描电镜(20μm)下α相和β相粒子形态图；
图2为本发明实施例的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法中的光学显微镜下(10μm)α相和β相粒子形态图；
图3为本发明实施例一的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法中的样品1#-1在光学显微镜下(10μm)的相转化率测试图；
图4为本发明实施例一的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法中的样品1#-2在光学显微镜下(10μm)的相转化率测试图；
图5为本发明实施例一的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法中的样品1#-3在光学显微镜下(10μm)的相转化率测试图；
图6为本发明实施例一的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法中的样品1#-4在光学显微镜下(10μm)的相转化率测试图；
图7为本发明实施例一的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法中的样品1#-5在光学显微镜下(10μm)的相转化率测试图；
图8为本发明实施例一的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法中的样品1#-6在光学显微镜下(10μm)的相转化率测试图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过可量化的相转化率评价6系铝合金铸锭均匀化退火处理的效果。
本发明提供的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，取均匀化退火处理后的6系铝合金作为试样，将所述试样依次进行磨制、抛光和浸蚀，然后在1000倍以上的明视场下观测并统计α-AlFeSi相粒子和β-AlFeSi粒子个数；
根据公式：相转化率＝α-AlFeSi相粒子数/(α-AlFeSi相粒子数+β-AlFeSi相粒子数)，计算获得相转化率。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
通过可量化的相转化率(β-AlFeSi相转化为α-AlFeSi相)测试值评价6系铝合金铸锭均匀化退火处理的效果，使得6系铝合金均匀化退火处理效果的评价实现可量化测试，为改善均匀化热处理工艺和提升铸锭综合质量提供了有价值和实用的判定依据。
进一步的，于均匀化退火处理后的6系铝合金铸锭的坯料截面的1/2半径处进行切取，获得所述试样。
进一步的，所述磨制具体为：采用至少两道砂纸进行逐次磨光，每道砂纸的磨制方向均与前一道砂纸的磨制方向垂直。
进一步的，所述砂纸的型号为150#-400#。
进一步的，所述抛光具体为：对磨制后的试样进行抛光，直至抛光面为光滑镜面且粗糙度小于或等于0.8。
进一步的，采用金丝绒布对试样进行抛光。
进一步的，所述浸蚀具体为：采用质量分数为0.4-0.6％的氢氟酸水溶液对抛光后的试样浸置10-20S。
进一步的，采用水和酒精依次对抛光后的试样进行清洗，并对试样表面进行干燥处理。
进一步的，选取具有代表性的视场及图片进行所述观测和统计。
进一步的，每个试样至少随机观测和统计300个粒子。
本发明对均热态6系铝合金的试样制样，腐蚀下观测识别统计α相粒子和β相粒子个数，板条状的β-AlFeSi相转变成鱼骨颗粒状的α-AlFeSi相，且α相粒子因未被腐蚀而保留原来的浅灰色的形态；β相粒子容易被腐蚀而显现为深灰色的形态，两者微观形态见图1-2。
本发明的相转化率即为评价6系铝合金β-AlFeSi相粒子(即β相粒子)转化为α-AlFeSi相粒子(即α相粒子)的占比指标，可反映6系铝合金均匀化退火处理效果，亦可反映铸锭晶间化合物溶解和成分偏析消除程度，对后续加工尤其是对挤压速度、力学性能和表面光洁度直接相关。
请参照图1-8，本发明的实施例一为：
本实施例的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法中，对均热态6系铝合金的试样依次经磨制、抛光和浸蚀后，在1000X的明视场下通过形态和颜色观测识别统计α相粒子个数和β相粒子个数，β-AlFeSi相粒子为深灰色板条状，α-AlFeSi相粒子为浅灰色鱼骨颗粒状。每个试样至少要随机测量300个粒子。然后按相转化率＝α相粒子数/(α相粒子数+β相粒子数)，核算出相转化率。
具体包括下述步骤：
步骤S1，试样切取：每批(每热处理炉)从热处理炉低温区中的两根6系铝合金圆铸锭上选取试样，将均匀化退火后的6系铝合金圆铸锭试样进行切头切尾，然后在6系铝合金铸锭试样的坯料截面的1/2半径处切取1个试样；
步骤S2，磨制与抛光：采用150#-400#型号的多道砂纸进行逐次磨光，每道砂纸的磨制方向均应与前一道砂纸的磨制方向成垂直方向；然后用金丝绒布进行抛光，直至细磨痕消失及平整光亮无黑点为止，抛光面达到光滑镜面，且粗糙度Ra≤0.8；
磨制与抛光处理可以清除试样表面坑洼、孔洞、带杂等缺陷，避免影响合金基体组织的观测；本实施例的具体磨制与抛光工艺，可较好地清除试样表面坑洼、孔洞、带杂等缺陷，利于后续α相粒子和β相粒子的观测。
步骤S3，腐蚀：采用分析纯氢氟酸(HF≥40％)与去离子水配制成0.4-0.6％的氢氟酸水溶液，混匀，腐蚀试样10-20S，采用水和酒精对试样清洗干净，然后吹干，保证试样表面洁净干燥；
腐蚀处理可以剥离表面层，并使不同相组织腐蚀程度变化，从而显示不同的相结构，并在显微镜明场下呈现出不同相的颜色深度和形态。发明人经过长期实验发现，采用上述0.4-0.6％的氢氟酸水溶液可利于后续α相粒子和β相粒子的观测，然而，采用其他强腐蚀剂，如HCl、HNO3、NaOH等，易出现基体组织腐蚀模糊、腐蚀程度难控等问题，不利于α相粒子和β相粒子观测。
步骤S4，观测：在1000X的明视场下通过形态和颜色观测识别统计α相粒子和β相粒子个数，选取包含α相粒子和β相粒子在内的具有代表性的多个视场及图片进行颗粒测量，同时每个试样至少要随机测量300个粒子；
步骤S5，核算统计：按相转化率＝α相粒子数/(α相粒子数+β相粒子数)，核算出相转化率。相转化率越高，则6系铝合金的均匀化退火处理效果越好。
效果测试：
对6063合金203mm直径某炉次的均匀化退火后的6系铝合金铸锭坯料截面的1/2半径处进行切取，获得试样，作为采用上述步骤S1-S5分别对上述试样进行相转率测试，测试结果统计如下表1所示。表中，1#-1样品、1#-2样品、1#-3样品、1#-4样品、1#-5样品和1#-6样品分别对应试样中选取的包含α相粒子和β相粒子在内的具有代表性的6个视场/图片，可依次参见图3-8。
表1
Figure BDA0002465090440000051
由表1可知，待评价的6063合金203mm直径某炉次的均匀化退火后的6系铝合金的均匀化退火后的相转化率为84.1％，即，α相转化率为84.1％，退火效果较好。
综上所述，本发明提供的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，可通过可量化的相转化率，实现以Al-Mg-Si-Fe为主元素的6系铝合金铸锭均匀化退火处理的效果的定量评价。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，取均匀化退火处理后的6系铝合金作为试样，将所述试样依次进行磨制、抛光和浸蚀，然后在1000倍以上的明视场下观测并统计α-AlFeSi相粒子和β-AlFeSi粒子个数；
根据公式：相转化率＝α-AlFeSi相粒子数/(α-AlFeSi相粒子数+β-AlFeSi相粒子数)，计算获得相转化率。
2.根据权利要求1所述的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，于均匀化退火处理后的6系铝合金的坯料截面的1/2半径处进行切取，获得所述试样。
3.根据权利要求1所述的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，所述磨制具体为：采用至少两道砂纸进行逐次磨光，每道砂纸的磨制方向均与前一道砂纸的磨制方向垂直。
4.根据权利要求3所述的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，所述砂纸的型号为150#-400#。
5.根据权利要求1所述的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，所述抛光具体为：对磨制后的试样进行抛光，直至抛光面为光滑镜面且粗糙度小于或等于0.8。
6.根据权利要求5所述的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，采用金丝绒布对试样进行抛光。
7.根据权利要求1所述的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，所述浸蚀具体为：采用质量分数为0.4-0.6％的氢氟酸水溶液对抛光后的试样浸置10-20S。
8.根据权利要求7所述的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，采用水和酒精依次对抛光后的试样进行清洗，并对试样表面进行干燥处理。
9.根据权利要求1所述的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，选取具有代表性的视场及图片进行所述观测和统计。
10.根据权利要求1所述的评价6系铝合金均匀化退火处理效果的方法，其特征在于，每个试样至少随机观测和统计300个粒子。
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