铝合金轮毂是钢制轮毂的良好替代品，已广泛应用于轿车和客车上。2000年世界铝合金轮毂需求量已达1.1亿只。权威人士预测[1]，在未来十年内，我国轿车轮毂铝化率达到或接近50％，按照每辆轿车5轮（1轮备用）和50%的轮毂的铝化率计算，并考虑其他车辆及维修零售所用铝轮毂，预计2010年我国铝轮毂需求量将超过1000万只，2020年将超过18000万只，因此铝合金轮毂市场潜力巨大。

    为了提高铝合金轮毂运行可靠性、耐久性以及外观装饰性，铝合金轮毂在热处理后一般要进行涂装处理。在涂装处理之前要进行除油、除锈、磷化三个工序的预处理。在预处理后期需要进行烘干处理，其温度为210℃，烘干后进行涂装，根据厂商的要求进喷涂、粉末涂料、电镀等涂装工艺，喷漆、电镀后进行烤漆。目前常用的烤漆工艺为160℃、100℃双重烤漆。因此涂装烘烤工艺对T6处理的铝合金轮毂的组织和力学性能有一定的影响。研究涂装工艺对合金力学性能的影响，对优化T6热处理工艺具有一定的实际意义。

    1试验过程

    目前铸造铝合金轮毂的主要合金为A356合金，其成分见表1，轮毂成形后，进行T6热处理，固溶温度540℃，时间6h，时效温度180℃，时间4h，时效后按照表2参数进行三级涂装。

    表1A356合金轮毂各合金元素质量分数％
 

    拉伸试验用来研究合金力学性能的变化。拉伸试棒在轮毂上轮缘处取样，拉伸试棒加工成5倍标准拉伸试棒。拉伸试验在WDW－50微机控制电子万能试验机上进行，拉伸速率为5mm／s。

    电导率和DSC试验用来研究合金的微观组织变化。电导率测量在室温下进行，其试样为20mm×8mm×4mm的矩形试样，研究合金位错、析出相和固溶情况的变化；DSC试验在DSC差热分析仪上进行，试样为直径5mm、高度1mm的圆形试样，热处理后，立即进行DSC分析，研究强化相和平衡相的析出转变温度和峰值的变化。

    2试验结果与讨论

    研究合金在T6及双级时效两种热处理工艺条件下硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率的变化：T6工艺为540℃6h＋180℃4h；双级时效工艺为540℃6h＋110℃2h＋180℃4h。

    2.1涂装工艺对合金力学性能的影响

    涂装对两种热处理工艺条件下合金的强度性能的影响见图1，对伸长率的影响见表3。

    表3两种涂装工艺制度下A356合金的伸长率％

工艺类别	未涂装	一级涂装	二级涂装	三级涂装
T6工艺	9	9	9	10
双级时效工艺	10	10	10.5	10

    从图1可以看出，涂装工艺对两种热处理工艺合金性能的影响趋势一致，一级涂装后，合金的强度性能降低，经过二级涂装，合金的强度性能增加，而经过三级涂装，合金的性能又有所降低，但相对未涂装工艺，合金的性能呈增加的趋势，尤其对于双级时效工艺，涂装工艺对强度的影响更为明显。从表3可以看到，涂装工艺对伸长率的影响并不明显。因此，涂装工艺在不改变合金伸长率的情况下，在一定程度上提高了合金的强度性能。

    经过一级涂装后，合金的电导率显著上升，二级涂装后，电导率有所下降，三级涂装后，合金电导率又有所回升，相对于一级涂装来说，二级涂装和三级涂装对合金电导率影响不大。文献[2]研究热处理对Cu-Mg-Cr合金的电导率的影响时指出，由于铬溶入铜基体中，使自由电子在运动过程中发生散射的几率增加，导致电导率下降。对于A356合金来说，一级涂装后，一方面由于α-Al中固溶的硅元素继续从基体中脱溶，另一方面析出的硅元素可作为Mg2Si的形核核心[3-4]，使Mg2Si聚集长大，降低了Mg2Si在基体中分布的均匀性和致密度，从而降低了合金对自由电子的散射率，从而导致了电导率增加。关于合金微观组织对电导率的影响，二级涂装和三级涂装对合金电导率有一定影响，但变化不大，说明此时硅的脱溶和Mg2Si的聚集长大已基本结束。

    2.3DSC分析

    文献[5]研究A356合金屈服强度模型时指出，硅在α-Al中的固溶度在0.5％～1.2％之间，由于硅的固溶产生屈服强度增加不超过2N／mm2～3N／mm2。关于Al-Mg-Si合金的强化机制，文献[6-8]认为，合金的脱溶序列为过饱和α固溶体-GP区-β″相-β′相-β相，当形成GP区时，GP区与基体在边界附近产生弹性应变，阻碍了位错运动，提高合金的强度；随着时效时间的延长，CP区迅速长大成针状或棒状即为β″相，其C轴方向的弹性共格结合引起的应变场最大，它的弹性应力也最高，当β″相长大到一定的尺寸，它的应力场遍布整个基体，应变区几乎相连，此时合金的强度较高；在β″相的基础上，Mg、Si原子进一步富集形成局部共格的β′过渡相，其周围基体的弹性应变达到最大值，强度有所下降；当形成稳定的β相时，失去了与基体的共格关系，共格应变消失，强度相比有所下降。因此，合金强度的变化应主要归结为其沉淀析出相之间的转变。

    对A356合金在固溶状态、T6工艺及三级涂装工艺进行DSC分析，见图3所示。对固溶态DSC曲线进行分析，其中A点为GP区析出峰，B点为β″相析出峰，C1、C2为β′析出峰，D为β平衡相析出峰。比较固溶态和时效态DSC曲线，β″和β′析出温度基本一样，但时效态DSC曲线β″峰值明显高于固溶态DSC曲线。时效态曲线β相析出温度增加，因为时效工艺有利于强化相β″和β′相的析出，从而阻碍了平衡相β的析出。一级涂装DSC曲线β相的析出温度降低，相比一级涂装，二级涂装DSC曲线β相的温度增加，而三级涂装β相的析出温度又有所降低，且三级涂装β相析出峰值明显增加，而β″和β′相的峰值明显弱化。在A356合金中，合金的强度增加主要来自于β″和β′相的沉淀强化，而平衡相对合金的强度没有贡献。时效后，合金强度增加，由于时效过程中形成了大量弥散的β″和β′相，一级涂装后，有利于α′和β′相向平衡相β相的转变，强化相数量降低，″、而使合金强度降低；二级涂装后，合金强度增加可能是因为二级涂装阻碍β″和β′相向平衡相β相的转变，而固溶体中空位和位错的释放使强化相增加的缘故；三级涂装后，合金平衡相β相大大增加，β″和β′相的数量减少，从而使合金的强度有所降低。