6061型材表面氧化亮斑分析

6061型材表面氧化亮斑分析

杨荣 黄妙清

佛山市三水凤铝铝业有限公司  广东佛山  528133

摘要：本文采用光学金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、以及能谱仪（EDS）设备对6061合金型材表面车削氧化后出现的亮斑进行检测分析并提出改善方法。

关键词： 6061；氧化；亮斑；晶粒

前言

铝合金由于其密度低、比强度高，以及良好的导电导热性、耐腐蚀性广泛用于航空航天、汽车船舶等工业材领域。其中6061铝合金材料在机加工、锻造领域广泛使用，材料经车削然后喷砂、拉丝、氧化等表面工艺处理，在此过程中可能会产生一些缺陷影响产品外观或内部组织质量。本文就6061合金机加工件氧化后表面出现的亮斑进行检测分析并提出改善建议。

1 案例分析

6061铝合金型材经表面车削+氧化处理后，在表面出现近似椭圆状亮斑，大小不一，长度约1-5mm。见下图1：

                                    图1

2 检测分析

2.1 金相低倍检测

图2

对型材锯切端面进行泡碱低倍检查，从上图2可见在型材表层有一部分粗晶组织，区域亮度较高。

2.2 金相高倍检测

将型材表面进行阳极复膜高倍检测，正常部位组织和亮斑部位组织对比如下图3、4、5：

图3（正常部位） 图4（亮斑部位）

图5（交界处）

样品经阳极复膜后在显微镜下观察，不同的晶粒显现出不同的颜色。因为不同晶粒其位向不同，在偏振光下由于光的干涉结果从而显示出不同的颜色。当晶粒取向相近或一致时，则晶粒会显现出相同颜色。因此，根据晶粒的颜色可大致判断各晶粒之间的取向差。

上图3正常部位组织颜色各异显示出不同晶粒取向，再结晶晶粒细小。而图4亮斑部位组织显示颜色单一，说明晶粒取向相近或一致，初步判断为大晶粒。

2.3 电镜扫描检测

          亮斑部位200x 图6正常部位200x

亮斑部位500x图7正常部位500x

亮斑部位1000x图8正常部位1000x

上图6、7、8为扫描电镜观察不同倍数组织形貌图片，由图可见正常部位（右）表面组织形貌晶界清晰并且有少部分氢氧化钠溶液浸蚀后的腐蚀坑，而亮斑部位表面组织形貌未见晶界。

2.4 能谱分析检测

图9（亮斑部位）

图10（正常部位）

亮斑部位（图9）经能谱检测分析其元素成分与正常部位（图10）成分基本相同，包含AL、Mg、Si元素，说明其元素成分符合6061合金成分。

3 结论

（1）经分析，案例中亮斑的产生是由于晶粒粗大造成。材料在挤压过程中发生再结晶并且异常长大，形成粗晶（大晶粒）。

（2）为获取细晶组织，可通过进一步提高合金中Mn、Cr元素含量，提高再结晶温度，抑制晶粒长大。也可适当降低挤压温度和挤压速度。

（3）在加工余量充足的前提下，可将表层粗晶进行车削加工去除。

参考文献：

（1）朱祖芳。铝合金阳极氧化与表面处理技术［M］。北京：化学工业出版社，2004。

（2）王祝堂，田荣璋。铝合金及其加工手册［M］。长沙：中南大学出版社，2005。

（3）谭澄宇，郑子樵。阳极复膜法制备铝箔金相试样及组织观察［J］.理化检验-物理分册，2000,36（7）：308-309

（4）李学朝。铝合金材料组织与金相图谱 冶金工业出版社， 2010