5A06铝合金是5xxx系铝合金中的典型合金，防锈铝，具有较好的耐蚀性^[1]，较高的强度，良好的焊接性、耐腐蚀性等特点^[2]。目前5A06铝合金型材、板材被广泛加工成汽车制造业、航空航天领域等具有轻量化和耐蚀性要求的结构件^[3-4]。5xxx系铝合金对剥落腐蚀性能较敏感，热处理工艺不当时，耐蚀性能较差^[5-9]。5xxx系铝合金为不可热处理强化铝合金，对该材料关于热处理方面的报道鲜为人知，尤其是对挤压型材的研究报道少之又少。本论文通过对5A06铝合金挤压型材在不同退火温度下组织和性能的研究，找到最优的退火温度，完善5A06挤压型材的技术参数。

本论文所用的挤压型材厚度为6 mm，其化学成分如表1所示。采用不同的温度对5A06挤压型材进行退火，退火温度为175，225，275，325，375，425和475 ℃，保温时间为2 h。采用蔡司光学显微镜对5A06挤压型材试样进行组织观察。采用维氏硬度计对试样进行硬度测试，每个试样分别测5个点后取其算数平均值。晶间腐蚀和剥落腐蚀性能根据GB/T 22639—2008进行检测。

表 1(Table 1)

表 1 5A06挤压型材化学成分（质量分数/%） Tab. 1 Compositions of 5A06 extruded profiles（mass fraction/ %） 元素 Mg Si Fe Cu Mn Zn Ti Al 实测值 5.95 0.05 0.09 0.02 0.64 0.02 0.11 余量

表 1 5A06挤压型材化学成分（质量分数/%） Tab. 1 Compositions of 5A06 extruded profiles（mass fraction/ %）

分别对经过不同温度退火处理后的5A06挤压型材进行显微组织观察，其显微组织如图1所示。由画圆圈处可以看出，不同温度退火处理后型材组织均出现了呈弥散分布的小颗粒，形态较规则，相关资料表明这些黑色小颗粒是Al-Mg系铝合金中的主要强化相^[10-12]，随着温度的升高，强化相粒子部分发生回溶，导致强化相粒子数量减少。5A06挤压型材在退火温度低于225 ℃时，其显微组织主要经历了低温回复阶段。

图 1

图 1 不同温度退火处理后的5A06挤压型材显微组织图 Fig. 1 Microstructure images of 5A06 extruded profiles after annealing at different temperatures

图2为经过不同温度退火处理的5A06挤压型材阳极覆膜显微组织图。由图2(a)和2(b)可以看出晶粒大小基本相同。随着退火温度的升高，位错迁移加剧，加之强化相数量的减少也减弱了对位错运动的阻碍，从而使晶粒更容易长大，如图2(c)所示。当退火温度为275 ℃时，型材组织中存在主要沿挤压方向分布的少量细小再结晶晶粒如图2(d)所示。当退火温度达到325 ℃时，晶粒长大，如图2(e)所示。因此，在225～325 ℃退火，发生完全再结晶。由图2(f)可知，晶粒明显长大。随着退火温度的升高，晶粒越来越大。

图 2

图 2 不同温度退火处理后的5A06挤压型材阳极覆膜显微组织图 Fig. 2 Microstructure images of anodic film on 5A06 extruded profile after annealing at different temperatures

不同退火温度处理后5A06挤压型材硬度变化如表2所示。随着退火温度的升高，5A06挤压型材维氏的硬度呈降低趋势，当退火温度为175 ℃时，型材硬度降低明显；当退火温度升高至225 ℃时，型材硬度降低较少；当退火温度达到325 ℃时，型材硬度降低较明显；当退火温度高于325 ℃时，型材硬度趋于稳定。

表 2(Table 2)

表 2 不同退火温度处理下的5A06挤压型材的维氏硬度 Tab. 2 Vickers Hardness of 5A06 extruded profile treated under different annealing temperatures 试样编号 退火工艺 维氏硬度 1 未退火 128.8 2 175 ℃×2 h 106.5 3 225 ℃×2 h 105.7 4 275 ℃×2 h 98.7 5 325 ℃×2 h 92.1 6 375 ℃×2 h 92.2 7 425 ℃×2 h 92.5 8 475 ℃×2 h 91.1

表 2 不同退火温度处理下的5A06挤压型材的维氏硬度 Tab. 2 Vickers Hardness of 5A06 extruded profile treated under different annealing temperatures

退火温度的升高会显著影响型材的位错密度、再结晶晶粒数量和消除晶格畸变，而位错密度和再结晶晶粒数量均为影响合金力学性能的关键因素^[13-14]。所以退火温度对合金力学性能的影响非常明显。退火温度低于225 ℃，型材发生了回复，该过程主要以空位或间隙原子等点缺陷运动为主，但力学性能对缺陷变化的敏感度不高，因此，硬度变化不大。在225～325 ℃退火，硬度发生较大变化，型材内部大部分位错都获得足够能量从而发生移动，脱离强化相粒子钉扎和高位错密度的相互缠结，使挤压型材畸变状态迅速消失，此时发生完全再结晶。退火温度高于325 ℃时，型材内部已基本没有储能残留，因此内部组织与325 ℃退火时相比，除仅在晶粒尺寸、形貌方面变化外，硬度基本不变。

图3为5A06挤压型材晶间腐蚀的显微组织图。由图3可以看出，晶间腐蚀主要沿试样位置向合金内部扩展延伸。退火温度为175 ℃的条件下，5A06挤压型材的晶间腐蚀敏感性较大，最大腐蚀深度约0.40 mm，晶间腐蚀级别达到5级。其次，在退火温度为225 ℃条件下，腐蚀最大深度达到0.24 mm以上，晶间腐蚀级别为4级。在未退火及275 ℃退火条件下，腐蚀深度小于0.10 mm，晶间腐蚀级别为3级。在其他退火温度下并未出现明显的晶间腐蚀现象。

图 3

图 3 不同温度退火处理后的5A06挤压型材晶间腐蚀金相图 Fig. 3 Metallographic images of intergranular corrosion of 5A06 extruded profiles after annealing at different temperatures

表3为5A06挤压型材的剥落腐蚀检测结果。从表3中可以看出，未退火的5A06挤压型材表面发生明显的点蚀现象，剥落腐蚀级别为PB。型材经过175 ℃×2 h退火处理后，表面发生严重点蚀，出现疱疤、爆皮，并轻微深入型材表面，级别为PC，表明此退火温度下的抗剥落腐蚀性能较差。随着退火温度的提高，抗剥落腐蚀性能有所改善，225，275，325和375 ℃退火后型材表面只呈现轻微的点蚀，剥落腐蚀级别为PA。当退火温度提高到425～475 ℃时，5A06挤压型材表面又出现了明显点蚀，剥落腐蚀级别为PB。

综合晶间腐蚀检测结果可知：5A06挤压型材进行175 ℃退火处理后，晶间腐蚀及剥落腐蚀较严重，耐蚀性最差；在225～325 ℃退火，随着退火温度的升高，晶间腐蚀越来越弱，325 ℃退火时未出现晶间腐蚀，剥落腐蚀只呈现轻微的点蚀，耐蚀性有所改善；未退火和在375～475 ℃退火后，晶间腐蚀不明显，但剥落腐蚀出现明显的点蚀，说明耐蚀性变差。

表 3(Table 3)

表 3 剥落腐蚀结果 Tab. 3 Exfoliation corrosion result 试样编号 退火工艺 检验结果 1 未退火 PB 2 175 ℃×2 h PC 3 225 ℃×2 h PA 4 275 ℃×2 h PA 5 325 ℃×2 h PA 6 375 ℃×2 h PA 7 425 ℃×2 h PB 8 475 ℃×2 h PB

表 3 剥落腐蚀结果 Tab. 3 Exfoliation corrosion result

（1）在低于225 ℃退火处理后，5A06挤压型材显微组织主要经历了低温回复阶段，组织中存在少量细小再结晶晶粒，退火温度为225～325 ℃，经历了再结晶阶段，当退火温度高于325 ℃，晶粒呈明显长大趋势，即经历了晶粒长大阶段。

（2）硬度随退火温度升高呈下降趋势，在225～325 ℃退火，硬度变化较明显，退火温度高于325 ℃时，硬度逐渐平稳。

（3）当退火温度为175 ℃时，5A06挤压型材的晶间腐蚀敏感性较大，晶间腐蚀深度较深，合金表面发生严重点蚀，出现疱疤、爆皮，并轻微深入试样表面，抗剥落腐蚀性能不佳；在未退火及退火温度为225和275 ℃条件下，也产生了明显的晶间腐蚀，其他退火温度条件下，并无明显晶间腐蚀现象发生，剥落腐蚀只呈现轻微的点蚀。温度高于325 ℃时，剥落腐蚀出现明显的点蚀。

（4）结合5A06挤压型材组织和性能研究，确定其退火温度为225～325 ℃。