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摘 要： 摘 要：采用不同的始鍛溫度、終鍛溫度和鍛造速度進行了 6061-VIn 汽車用鋁合金的鍛造成形，并進行了磨損性能的測試和分析。結果表明：隨始鍛溫度、終鍛溫度和鍛造速度的增加，鋁合金試樣的磨損體積先減小再增大，耐磨損性能先提升后下降。 在 480℃始鍛溫度、360℃終鍛
摘 要：采用不同的始鍛溫度、終鍛溫度和鍛造速度進行了 6061-VIn 汽車用鋁合金的鍛造成形，并進行了磨損性能的測試和分析。結果表明：隨始鍛溫度、終鍛溫度和鍛造速度的增加，鋁合金試樣的磨損體積先減小再增大，耐磨損性能先提升后下降。 在 480℃始鍛溫度、360℃終鍛溫度和 15 mm/s 鍛造速度下試樣的磨損體積最小，磨損性能最好。 優化后的 6061-VIn 鋁合金試樣的鍛造工藝參數為 480℃始鍛溫度、360℃終鍛溫度、15 mm/s 鍛造速度。
關鍵詞：鋁合金;始鍛溫度;終鍛溫度;鍛造速度;磨損性能
鋁合金具有密度低、熱膨脹系數小、耐蝕、加工性能好、易回收等特點，在航天航空、機械、電子、汽車等較多領域都得到了極大的推廣和應用[1-3]。 特別是近年來提倡汽車輕量化， 車身及零部件質量的減輕有益于減少油耗和污染物排放， 因而汽車用鋁合金的應用越來越廣泛[4]。 鋁合金硬度和強度不高、易磨損拉傷，使其耐磨損性能表現略遜色，影響了其進一步的發展[5]。 目前汽車用鋁合金大部分為鑄件，但鑄造存在縮孔、疏松等組織缺陷，采用鍛造工藝生產加工汽車鋁合金件， 能夠細化鋁合金內部的晶粒組織，增強顯微硬度和塑性，提升綜合性能，而且工藝流程簡單、成本低廉，適合汽車用鋁合金件的工業化生產[6-7]。 鑒于人們對汽車的安全、舒適、性能等方面的高要求，基于此，本文采用不同的鍛造工藝參數對汽車用新型鋁合金進行了鍛造成形， 以期優化鍛造工藝。
1 試驗材料及方法
研究對象為6061-VIn 鋁合金，具體成分見表 1。 6061-VIn 鋁合金的鍛造工藝流程為：按照表 1 成分配比進行稱量，將原料置于坩堝內進行加熱熔化，靜置后鐵模澆注成圓棒狀錠坯，尺寸為 準50 mm×300mm;將鑄錠長度均分 3 份，預熱模具，把 1/3 錠坯置于自制的模具內， 在壓力機上鍛造成 準85mm×34.5 mm。 所有試樣均未進行熱處理。 鍛造試驗時，保持模具預熱溫度 250℃不變，改變始鍛溫度、終鍛溫度和鍛 造 速 度 。 6061-VIn 鋁 合 金 鍛 造 工 藝 參 數 見表 2。
在 6061-VIn 鋁合金鍛件中部沿軸向切取磨損試件，大小為 準15mm×5mm。 在 M2000 型磨損試驗機上進行干摩擦試驗， 對磨材料為直徑 40 mm 圓環，施加大小為 100 N 載荷到相對磨損面，磨損時間 20 min，轉速 250 r/min。 在摩擦試驗前后用電子天平分別稱量并記錄試件的質量，計算磨損體積，試件表面狀況用 AMRA-1000B 型掃描電鏡(SEM)觀察。
2 試驗結果及討論
2.1 始鍛溫度下的磨損性能測試
6061-VIn 鋁 合 金 試 樣 在 360℃終 鍛 溫 度 、15 mm/s 鍛造速度下，經不同始鍛溫度鍛造的磨損性能見圖 1。 在合金鍛壓過程中，420～500℃始鍛溫度范圍內， 試樣的磨損體積先逐漸減小后增大， 在 24× 10-3～13×10-3 mm3 變化， 耐磨損性能表現為先下降后提升。 420℃始鍛溫度下的磨損體積測試結果為 24×10-3mm3 。 480 ℃始鍛溫度下試樣的磨損體積最小， 為 13×10-3 mm3 ， 比 420℃始 鍛 溫 度 時 減 小 了 45.83%，此時耐磨損性能最好。
2.2 終鍛溫度下的磨損性能測試
在 480℃始鍛溫度、15mm/s 鍛造速度下， 經不同終鍛溫度鍛造的 6061-VIn 鋁合金磨損性能見圖 2。 在 6061-VIn 鋁合金鍛壓過程中，300~380℃終鍛溫度內，試樣的磨損體積先逐漸減小后增大，在 25× 10-3～13×10-3mm3 變化， 耐磨損性能表現為先下降后 提 升。 300℃終 鍛 溫 度 下 的 磨 損 體 積 為 25×10-3 mm3 。 360 ℃終鍛 溫度下 試 樣 的 磨 損 體 積 最 小，為 13×10-3mm3 ，比 300 ℃終鍛溫度時減小了 48%，此時耐磨損性能最好。
2. 3 鍛造速度下的磨損性能測試
在 480℃始鍛溫度、360℃終鍛溫度下， 經不同鍛造速度鍛造的 6061-VIn 鋁合金磨損性能見圖 3。在 6061-VIn 鋁 合 金 鍛 壓 過 程 中，5 ～25 mm/s 鍛 造速度內，試樣的磨損體積先逐漸減小后增大，在 13× 10-3～23×10-3 mm3 之間變化， 耐磨損性能表現為先下降后提升。 5、10、15、20、25mm/s 鍛造速度下的磨損 體 積 測 試 結 果 分 別 為 18×10-3、16×10-3、13×10-3、 18×10-3、23×10-3mm3 。由此可見，15mm/s 鍛造速度下試樣的磨損體積最小，比 5mm/s 時減小了 27.78%，此時耐磨損性能最好。
2. 4 表面磨損形貌分析
圖 4 是 420℃始鍛溫度和 480 ℃始鍛溫度下鋁合金試樣的表面磨損形貌圖片。 420℃始鍛溫度下試樣的表面磨痕粗大，磨損嚴重;當始鍛溫度升高到 480 ℃，試樣的磨痕顯著變細小，磨損程度得到極大改善。 綜合之前不同始鍛溫度下的磨損體積測試結果可以獲悉，480 ℃始鍛溫度下試樣的耐磨損性能最佳。
圖 5 是 15 和 25 mm/s 鍛造速度下鋁合金試樣的表面磨損形貌圖片。 從此圖可以看出，15mm/s 鍛造速度下試樣的磨痕較 25mm/s 鍛造速度時更為細小， 磨損程度更為輕微。 結合之前不同鍛造速度下的磨損體積測試結果可以獲悉，從優化 6061-VIn 鋁合金試樣的耐磨損性能出發， 鍛造速度優選為 15 mm/s。
3 結論
(1) 隨始鍛溫度、終鍛溫度和鍛造速度的增加， 6061-VIn 新型汽車鋁合金試 樣的磨損 體積先減小再增大，耐磨損性能先提升后下降。
(2) 與 420℃始鍛溫度相比，480℃始鍛溫度下試樣的磨損體積減小了 45.83%;與 300℃終鍛溫度相 比 ，360 ℃終 鍛 溫 度 下 試 樣 的 磨 損 體 積 減 小 了 48%;與5 mm/s 鍛造速度相比，15 mm/s 鍛造速度下試樣的磨損體積減小了 27.78%。
(3)從提高 6061-VIn 鋁合金試樣的耐磨損性能出發，鍛造工藝參數優選為：480℃始鍛溫度、360℃ 終鍛溫度、15mm/s 鍛造速度。——論文作者：宋東方 1 , 李忠利 2
參考文獻：
[1] 陳俊東，顏銀標，申小平，等.固溶處理對多向鍛造 7A04 鋁合金組織和性能的影響[J].有色金屬工程，2016，6(5)：1-4.
[2] 李?，王興瑞，張洪輝，等.降低 7005 鋁合金擠壓型材斷后伸長率的工藝[J].輕合金加工技術，2014，42(10)：46-49.
[3] 劉 興 旺.鋁合金鍛造生產工藝研究[J].軍民兩用技術與產品，2016(4)：76.
[4] 周桂云.鎂合金鑄件在汽車工業中的應用與研究狀況[J].汽車工藝與材料，2016(3)：56-60.
[5] 楊興，馮強，孫贊朋，等.6061 鋁合金在多向鍛造過程中顯微組織與拉伸性能的演變 [J]. 機 械 工 程 材 料 ，2018，42 (7)： 73-77.
[6] 王俊，司乃潮，王正軍，等.鍛造熱處理工藝對 Al-7Si-1.6Cu 合金組織和力學性能的影響[J].材料導報，2017，31(4)：70-74.
[7] 王健，侯立群，齊志望，等.擠壓鑄造 2A50 鋁合金的熱處理工藝[J].特種鑄造及有色合金，2010，30(4)：339-341.