摘 要：采用不同的始锻温度、终锻温度和锻造速度进行了 6061-VIn 汽车用铝合金的锻造成形，并进行了磨损性能的测试和分析。结果表明：随始锻温度、终锻温度和锻造速度的增加，铝合金试样的磨损体积先减小再增大，耐磨损性能先提升后下降。 在 480℃始锻温度、360℃终锻温度和 15 mm/s 锻造速度下试样的磨损体积最小，磨损性能最好。 优化后的 6061-VIn 铝合金试样的锻造工艺参数为 480℃始锻温度、360℃终锻温度、15 mm/s 锻造速度。
关键词：铝合金;始锻温度;终锻温度;锻造速度;磨损性能
铝合金具有密度低、热膨胀系数小、耐蚀、加工性能好、易回收等特点，在航天航空、机械、电子、汽车等较多领域都得到了极大的推广和应用[1-3]。 特别是近年来提倡汽车轻量化， 车身及零部件质量的减轻有益于减少油耗和污染物排放， 因而汽车用铝合金的应用越来越广泛[4]。 铝合金硬度和强度不高、易磨损拉伤，使其耐磨损性能表现略逊色，影响了其进一步的发展[5]。 目前汽车用铝合金大部分为铸件，但铸造存在缩孔、疏松等组织缺陷，采用锻造工艺生产加工汽车铝合金件， 能够细化铝合金内部的晶粒组织，增强显微硬度和塑性，提升综合性能，而且工艺流程简单、成本低廉，适合汽车用铝合金件的工业化生产[6-7]。 鉴于人们对汽车的安全、舒适、性能等方面的高要求，基于此，本文采用不同的锻造工艺参数对汽车用新型铝合金进行了锻造成形， 以期优化锻造工艺。
1 试验材料及方法
研究对象为6061-VIn 铝合金，具体成分见表 1。 6061-VIn 铝合金的锻造工艺流程为：按照表 1 成分配比进行称量，将原料置于坩埚内进行加热熔化，静置后铁模浇注成圆棒状锭坯，尺寸为 准50 mm×300mm;将铸锭长度均分 3 份，预热模具，把 1/3 锭坯置于自制的模具内， 在压力机上锻造成 准85mm×34.5 mm。 所有试样均未进行热处理。 锻造试验时，保持模具预热温度 250℃不变，改变始锻温度、终锻温度和锻 造 速 度 。 6061-VIn 铝 合 金 锻 造 工 艺 参 数 见表 2。
在 6061-VIn 铝合金锻件中部沿轴向切取磨损试件，大小为 准15mm×5mm。 在 M2000 型磨损试验机上进行干摩擦试验， 对磨材料为直径 40 mm 圆环，施加大小为 100 N 载荷到相对磨损面，磨损时间 20 min，转速 250 r/min。 在摩擦试验前后用电子天平分别称量并记录试件的质量，计算磨损体积，试件表面状况用 AMRA-1000B 型扫描电镜(SEM)观察。
2 试验结果及讨论
2.1 始锻温度下的磨损性能测试
6061-VIn 铝 合 金 试 样 在 360℃终 锻 温 度 、15 mm/s 锻造速度下，经不同始锻温度锻造的磨损性能见图 1。 在合金锻压过程中，420～500℃始锻温度范围内， 试样的磨损体积先逐渐减小后增大， 在 24× 10-3～13×10-3 mm3 变化， 耐磨损性能表现为先下降后提升。 420℃始锻温度下的磨损体积测试结果为 24×10-3mm3 。 480 ℃始锻温度下试样的磨损体积最小， 为 13×10-3 mm3 ， 比 420℃始 锻 温 度 时 减 小 了 45.83%，此时耐磨损性能最好。
2.2 终锻温度下的磨损性能测试
在 480℃始锻温度、15mm/s 锻造速度下， 经不同终锻温度锻造的 6061-VIn 铝合金磨损性能见图 2。 在 6061-VIn 铝合金锻压过程中，300~380℃终锻温度内，试样的磨损体积先逐渐减小后增大，在 25× 10-3～13×10-3mm3 变化， 耐磨损性能表现为先下降后 提 升。 300℃终 锻 温 度 下 的 磨 损 体 积 为 25×10-3 mm3 。 360 ℃终锻 温度下 试 样 的 磨 损 体 积 最 小，为 13×10-3mm3 ，比 300 ℃终锻温度时减小了 48%，此时耐磨损性能最好。
2. 3 锻造速度下的磨损性能测试
在 480℃始锻温度、360℃终锻温度下， 经不同锻造速度锻造的 6061-VIn 铝合金磨损性能见图 3。在 6061-VIn 铝 合 金 锻 压 过 程 中，5 ～25 mm/s 锻 造速度内，试样的磨损体积先逐渐减小后增大，在 13× 10-3～23×10-3 mm3 之间变化， 耐磨损性能表现为先下降后提升。 5、10、15、20、25mm/s 锻造速度下的磨损 体 积 测 试 结 果 分 别 为 18×10-3、16×10-3、13×10-3、 18×10-3、23×10-3mm3 。由此可见，15mm/s 锻造速度下试样的磨损体积最小，比 5mm/s 时减小了 27.78%，此时耐磨损性能最好。
2. 4 表面磨损形貌分析
图 4 是 420℃始锻温度和 480 ℃始锻温度下铝合金试样的表面磨损形貌图片。 420℃始锻温度下试样的表面磨痕粗大，磨损严重;当始锻温度升高到 480 ℃，试样的磨痕显著变细小，磨损程度得到极大改善。 综合之前不同始锻温度下的磨损体积测试结果可以获悉，480 ℃始锻温度下试样的耐磨损性能最佳。
图 5 是 15 和 25 mm/s 锻造速度下铝合金试样的表面磨损形貌图片。 从此图可以看出，15mm/s 锻造速度下试样的磨痕较 25mm/s 锻造速度时更为细小， 磨损程度更为轻微。 结合之前不同锻造速度下的磨损体积测试结果可以获悉，从优化 6061-VIn 铝合金试样的耐磨损性能出发， 锻造速度优选为 15 mm/s。
3 结论
(1) 随始锻温度、终锻温度和锻造速度的增加， 6061-VIn 新型汽车铝合金试 样的磨损 体积先减小再增大，耐磨损性能先提升后下降。
(2) 与 420℃始锻温度相比，480℃始锻温度下试样的磨损体积减小了 45.83%;与 300℃终锻温度相 比 ，360 ℃终 锻 温 度 下 试 样 的 磨 损 体 积 减 小 了 48%;与5 mm/s 锻造速度相比，15 mm/s 锻造速度下试样的磨损体积减小了 27.78%。
(3)从提高 6061-VIn 铝合金试样的耐磨损性能出发，锻造工艺参数优选为：480℃始锻温度、360℃ 终锻温度、15mm/s 锻造速度。——论文作者：宋东方 1 , 李忠利 2
参考文献：
[1] 陈俊东，颜银标，申小平，等.固溶处理对多向锻造 7A04 铝合金组织和性能的影响[J].有色金属工程，2016，6(5)：1-4.
[2] 李?，王兴瑞，张洪辉，等.降低 7005 铝合金挤压型材断后伸长率的工艺[J].轻合金加工技术，2014，42(10)：46-49.
[3] 刘 兴 旺.铝合金锻造生产工艺研究[J].军民两用技术与产品，2016(4)：76.
[4] 周桂云.镁合金铸件在汽车工业中的应用与研究状况[J].汽车工艺与材料，2016(3)：56-60.
[5] 杨兴，冯强，孙赞朋，等.6061 铝合金在多向锻造过程中显微组织与拉伸性能的演变 [J]. 机 械 工 程 材 料 ，2018，42 (7)： 73-77.
[6] 王俊，司乃潮，王正军，等.锻造热处理工艺对 Al-7Si-1.6Cu 合金组织和力学性能的影响[J].材料导报，2017，31(4)：70-74.
[7] 王健，侯立群，齐志望，等.挤压铸造 2A50 铝合金的热处理工艺[J].特种铸造及有色合金，2010，30(4)：339-341.
