金 曼 匡秀琴 季清清 朱 源

(上海大学 材料科学与工程学院，上海 200444)

Al- Mg- Si合金具有中等强度、良好的热塑性能和焊接性能，是一种典型的可热处理强化铝合金，在航天航空、汽车制造等领域得到了广泛应用[1- 5]。一般认为，Al- Mg- Si合金的时效析出序列为[6- 7]：SSSS(过饱和固溶体)→G.P.区→pre-β″/β″针→β′杆→β片(平衡Mg2Si相)。在T6峰值时效状态下，Al- Mg- Si合金中析出的主要强化相粒子使合金达到最佳的力学性能。但合金在该状态下也具有较强的晶间腐蚀倾向，晶间腐蚀是铝合金主要的局部腐蚀类型之一，往往会导致结构件突然断裂，材料强度、塑性和疲劳性能大幅度下降，危害较大。有研究表明，合金中Mg与Si的质量比及Cu含量的变化等都会对Al- Mg- Si合金的晶间腐蚀倾向有一定影响[8- 9]。合金中的Mg和Si在峰值时效过程中主要以β"和β'相存在，该强化相的形态、数量、分布均会对合金的力学性能及耐腐蚀性能产生影响[5]。因此本文设计了3种不同Mg、Si含量的Al- Mg- Si合金，重点研究了Mg、Si含量变化对合金的时效硬化、力学性能及晶间腐蚀行为的影响，并结合微观组织分析对相关机制进行了探讨。

1 试验材料与方法

试验所用原料为纯铝(99.98%，质量分数，下同)、纯镁(99.75%)和Al- 12%Si中间合金，在控制Mg/Si<1.73，即存在过剩Si条件下，通过改变Mg、Si含量设计了不同析出相(Mg2Si)含量的Al- Mg- Si目标合金。采用直读移动光谱仪测得3种试验合金的化学成分如表1所示。3种合金样品分别经石墨坩埚熔炼、除气、精炼、打渣后，在电磁搅拌作用下连铸成φ100 mm圆柱体棒料。将铸锭在530 ℃均匀化退火6 h后，挤压成横截面为20 mm×20 mm的铝合金棒材。合金经线切割成尺寸20 mm×20 mm×2 mm试样，然后置于540 ℃盐浴炉中保温1 h后迅速水淬至室温，水淬后的试样立即放入170 ℃恒温电阻炉中时效1、3、5、8、10 h。

表1 试验合金的化学成分(质量分数)Table 1 Chemical compositions of the investigated alloy (mass fraction) %

采用HB- 3000电子布氏硬度仪测量试样时效后的硬度值，试验力为2 450 N，加载时间为15 s，每个试样测5个点取平均值。拉伸性能测试在CMT5305微电子控制万能试验机上进行，参考GB/T 228—2008加工拉伸试样。晶间腐蚀试验参照HB 5255—1983进行，将时效后试样垂直悬挂在腐蚀液(30 g/L NaCl+10 ml/L HCl+H2O)中，浸泡24 h，溶液温度保持在(35±1) ℃。……