A 6063 alumíniumötvözet az alacsony ötvözetű Al-Mg-Si sorozatú hőkezhető alumíniumötvözethez tartozik. Kiváló extrudálási formázási teljesítménygel, jó korrózióállósággal és átfogó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. Az autóiparban is széles körben használják, mert egyszerű oxidációs színe. A könnyű autók trendjének gyorsulásával a 6063 alumíniumötvözet -extrudáló anyag alkalmazása az autóiparban szintén tovább növekedett.
Az extrudált anyagok mikroszerkezetét és tulajdonságait befolyásolja az extrudálási sebesség, az extrudálási hőmérséklet és az extrudálási arány együttes hatása. Közülük az extrudálási arányt elsősorban az extrudálási nyomás, a termelési hatékonyság és a gyártóberendezés határozza meg. Ha az extrudálási arány kicsi, az ötvözött deformáció kicsi, és a mikroszerkezet finomítása nem egyértelmű; Az extrudálási arány növelése jelentősen finomíthatja a szemcséket, feloszlathatja a durva második fázist, egyenletes mikroszerkezetet kaphat és javíthatja az ötvözet mechanikai tulajdonságait.
A 6061 és 6063 alumíniumötvözetek dinamikus átkristályosításon vesznek részt az extrudálási folyamat során. Ha az extrudálási hőmérséklet állandó, az extrudálási arány növekedésével a szemcseméret csökken, a erősítési fázis finoman diszpergálódik, és az ötvözet szakítószilárdsága és meghosszabbítása ennek megfelelően növekszik; Az extrudálási arány növekedésekor azonban az extrudálási folyamathoz szükséges extrudálási erő szintén növekszik, ami nagyobb hőhatást okoz, ami az ötvözet belső hőmérsékletének emelkedését és a termék teljesítményének csökkenését okozza. Ez a kísérlet megvizsgálja az extrudálási arány, különösen a nagy extrudálási arány hatását a 6063 alumíniumötvözet mikroszerkezetére és mechanikai tulajdonságaira.
1 Kísérleti anyagok és módszerek
A kísérleti anyag 6063 alumíniumötvözet, a kémiai összetételt az 1. táblázat mutatja. A rúd eredeti mérete φ55 mm × 165 mm, és a homogenizáció után φ50 mm × 150 mm méretű extrudálási tuskává alakul. Kezelés 560 ℃ -en 6 órán át. A tuskát 470 ℃ -ra melegítjük, és melegen tartják. Az extrudáló hordó előmelegítési hőmérséklete 420 ℃, és a penész előmelegítő hőmérséklete 450 ℃. Amikor az extrudálási sebesség (az extrudálási rúd mozgási sebessége) v = 5 mm/s változatlan marad, 5 csoportot végeznek különböző extrudálási arányú tesztek, és az R extrudálási arányok 17 (a DIE lyuk átmérőjének D = 12 mm). 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) és 156 (d = 4 mm).
1. táblázat 6063 AL ötvözet kémiai összetétele (WT/%)
A csiszolópapír őrlése és a mechanikus polírozás után a metallográfiai mintákat HF reagenssel maratjuk 40% -os térfogat-frakcióval kb. 25 másodpercig, és a minták metallográfiai szerkezetét megfigyeltük egy Leica-5000 optikai mikroszkópon. A 10 mm × 10 mm méretű textúra -elemzési mintát az extrudált rúd hosszanti szakaszának közepéről vágtuk, és mechanikus őrlést és maratást végeztünk a felületi feszültségréteg eltávolításához. A {111}, {200} és a minta {220} három kristály síkjának hiányos pólusfiguráit a Panalytical Company X′pert Pro MRD röntgendiffrakciós analizátorával mértük, és a textúra adatait feldolgoztuk és elemeztük. az X′pert Data View és az X′pert textúra szoftver által.
Az öntött ötvözet szakítómintáját a rúd közepéből vettük, és a szakítómintát az extrudálási irány mentén vágták az extrudálás után. A mérő terület mérete φ4 mm × 28 mm volt. A szakítóvizsgálatot SANS CMT5105 univerzális anyagvizsgáló géppel végeztük, 2 mm/perc szakító sebességgel. A három standard minta átlagos értékét a mechanikus tulajdonság adatokként számoltuk. A szakítóminták törési morfológiáját alacsony mnifikációs pásztázó elektronmikroszkóppal (Quanta 2000, FEI, USA) figyeltük meg.
2 eredmény és megbeszélés
Az 1. ábra az AS-Cast 6063 alumíniumötvözet metallográfiai mikroszerkezetét mutatja a homogenizációs kezelés előtt és után. Amint az az 1A. Ábrán látható, az α-AL-szemcsék az AS-Cast mikroszerkezetben méretükben eltérőek, nagy számú retikuláris β-al9fe2Si2 fázis gyülekez a gabonahatárokon, és nagy számú szemcsés Mg2Si fázis létezik a szemekben. Miután a rúdot 6 órán át 560 ℃-en homogenizálták, az ötvözött dendritek közötti nem egyensúlyi eutektikus fázis fokozatosan feloldódott, az ötvözet elemek oldódtak a mátrixba, a mikroszerkezet egységes volt, és az átlagos szemcseméret kb. ).
A homogenizáció előtt
A kezelés egyenletesített 600 ° C -on 6 órán át
1. ábra 6063 alumíniumötvözet fémrajzi szerkezete a homogenizációs kezelés előtt és után
A 2. ábra a 6063 alumínium ötvözet megjelenését mutatja, különböző extrudálási arányokkal. Amint a 2. ábrán látható, a 6063 alumínium ötvözet felületi minősége, amely eltérő extrudálási arányokkal extrudált, jó, különösen akkor, ha az extrudálási arány 156 -ra növekszik (ami megfelel a 48 m/perc sáv extrudálási kimeneti sebességének), még mindig nincsenek nem. Az extrudálási hibák, például a repedések és a rúd felületén hámozás, jelezve, hogy a 6063 alumíniumötvözet is jó forró extrudálási teljesítményt nyújt nagy sebességű és nagy extrudálási arány mellett.
2. ábra 6063 alumínium ötvözet megjelenése, különböző extrudálási arányokkal
A 3. ábra a 6063 alumínium ötvözet rúd hosszirányú metszetének metallográfiai mikroszerkezetét mutatja. A rúd gabonaszerkezete, különböző extrudálási arányokkal, különböző fokú meghosszabbítást vagy finomítást mutat. Ha az extrudálási arány 17, az eredeti szemcsék az extrudálási irány mentén meghosszabbodnak, és kis számú átkristályosított szem kialakulásával jár, de a szemcsék még mindig viszonylag durvaak, átlagos szemcsés méretük körülbelül 85 μm (3A. Ábra) ; Ha az extrudálási arány 25, a szemcséket karcsúbbra húzzák, az átkristályosított szemek száma növekszik, és az átlagos szemcseméret kb. 71 μm -re csökken (3B. Ábra); Ha az extrudálási arány 39, kivéve néhány deformált szemcséket, akkor a mikroszerkezet alapvetően egyenértékű, egyenetlen méretű, egyenlőtlen, átkristályosodott szemcsékből áll, átlagos szemcsés méretű, körülbelül 60 μm (3C. Ábra); Ha az extrudálási arány 69, akkor a dinamikus átkristályosítási folyamat alapvetően befejeződött, a durva eredeti szemcséket teljesen átalakítottuk egyenletesen strukturált átkristályosított szemcsékké, és az átlagos szemcsék méretét körülbelül 41 μm -re finomítják (3D ábra); Ha az extrudálási arány 156, a dinamikus átkristályosítási folyamat teljes előrehaladásával, a mikroszerkezet egységesebb, és a szemcseméret nagymértékben 32 μm -re finomítva (3E. Ábra). Az extrudálási arány növekedésével a dinamikus átkristályosítási folyamat teljesebben folytatódik, az ötvözet mikroszerkezete egységesebbé válik, és a gabona mérete jelentősen kifinomult (3F. Ábra).
3. ábra: A 6063 alumínium ötvözet rudak hosszirányú metszetének fémrajzi szerkezete és szemcsemérete, különböző extrudálási arányokkal
A 4. ábra a 6063 alumínium ötvözet inverz pólusát mutatja, amely az extrudálási irány mentén különböző extrudálási arányokkal rendelkezik. Látható, hogy a különböző extrudálási arányokkal rendelkező ötvözet mikroszerkezetei nyilvánvaló preferenciális orientációt eredményeznek. Ha az extrudálási arány 17, gyengébb <115>+<100> textúra alakul ki (4A. Ábra); Ha az extrudálási arány 39, akkor a textúra -összetevők elsősorban az erősebb <100> textúra és kis mennyiségű gyenge <115> textúra (4B. Ábra); Ha az extrudálási arány 156, akkor a textúra -összetevők a <100> textúra, szignifikánsan megnövekedett szilárdsággal, míg a <115> textúra eltűnik (4C. Ábra). A tanulmányok kimutatták, hogy az arc-központú köbös fémek elsősorban a <111> és <100> huzal textúrákat képeznek az extrudálás és a rajz során. Miután a textúra kialakult, az ötvözet szobahőmérsékleti mechanikai tulajdonságai nyilvánvaló anizotrópiát mutatnak. A textúra szilárdsága az extrudálási arány növekedésével növekszik, jelezve, hogy az ötvözetben az extrudálási irányral párhuzamos szemcsék száma fokozatosan növekszik, és az ötvözet hosszirányú szakítószilárdsága növekszik. A 6063 alumínium ötvözet forró extrudálási anyagok erősítő mechanizmusai között szerepel a finom szemcsés erősítés, a diszlokáció erősítése, a textúra erősítése stb.
4. ábra: 6063 alumínium ötvözet rúd -diagramja, különböző extrudálási arányokkal az extrudálási irány mentén
Az 5. ábra a 6063 alumíniumötvözet szakító tulajdonságainak hisztogramja a különböző extrudálási arányok deformációja után. Az öntött ötvözet szakítószilárdsága 170 MPa, a meghosszabbítás 10,4%. Az extrudálás után az ötvözet szakítószilárdsága és meghosszabbítása jelentősen javul, és a szakítószilárdság és a megnyúlás fokozatosan növekszik az extrudálási arány növekedésével. Ha az extrudálási arány 156, akkor az ötvözet szakítószilárdsága és meghosszabbítása eléri a maximális értéket, amely 228 MPa és 26,9%, ami körülbelül 34% -kal magasabb, mint az öntött ötvözet szakítószilárdsága, és körülbelül 158% -kal magasabb, mint a meghosszabbítás. A 6063 alumíniumötvözet nagy extrudálási arányával kapott szakítószilárdsága közel van a 4-PASS Equal Channel Angular Extruding (ECAP) segítségével kapott szakítószilárdsághoz (240 MPa), amely sokkal magasabb, mint a szakítószilárdság (171,1 MPa) 6063 alumíniumötvözet 1-passzas ECAP-extrudálásával nyerték el. Látható, hogy egy nagy extrudálási arány bizonyos mértékben javíthatja az ötvözet mechanikai tulajdonságait.
Az ötvözet mechanikai tulajdonságainak extrudálási arányának fokozása elsősorban a gabona finomításának megerősítéséből származik. Az extrudálási arány növekedésekor a szemcsék finomulnak és a diszlokációs sűrűség növekszik. Az egységterületenkénti több gabonahatár hatékonyan akadályozhatja a diszlokációk mozgását, a kölcsönös mozgással és a diszlokációk összefonódásával kombinálva, ezáltal javítva az ötvözet erősségét. Minél finomabb a szemcsék, annál kínosabbak a gabonahatárok, és a plasztikai deformáció több gabonafélékben diszpergálható, ami nem segíti elő a repedések kialakulását, nem is beszélve a repedések terjedéséről. Több energiát lehet felszívni a törési folyamat során, ezáltal javítva az ötvözet plaszticitását.
5. ábra A 6063 alumíniumötvözet szakító tulajdonságai öntés és extrudálás után
Az ötvözet különböző extrudálási arányokkal történő deformáció utáni szakító törési morfológiáját a 6. ábra mutatja. A tinta minta törés morfológiájában nem találtak gömböket (6A. Ábra), és a törés elsősorban lapos területekből és a szakító szélekből állt. , jelezve, hogy az AS-Cast ötvözet szakító törési mechanizmusa elsősorban törékeny törés volt. Az ötvözet törési morfológiája az extrudálás után jelentősen megváltozott, és a törés számos egyenlő egyenlőtlen gömbből áll, jelezve, hogy az ötvözet törési mechanizmusa az extrudálás után a törékeny törésről csillogó törésre változott. Ha az extrudálási arány kicsi, a gömbök sekélyek és a gömb méretűek, és az eloszlás egyenetlen; Ahogy az extrudálási arány növekszik, a gömbök száma növekszik, a gömb méretű és az eloszlás egyenletes (6b. Ábra ~ F), ami azt jelenti, hogy az ötvözet jobb plaszticitással rendelkezik, ami összhangban áll a fenti mechanikai tulajdonságok teszt eredményeivel.
3 következtetés
Ebben a kísérletben a különböző extrudálási arányok hatásait a 6063 alumíniumötvözet mikroszerkezetére és tulajdonságaira elemeztük azzal a feltétellel, hogy a billet mérete, az ingot fűtési hőmérséklete és az extrudálási sebesség változatlan maradt. A következtetések a következők:
1) A dinamikus átkristályosítás 6063 alumíniumötvözetben fordul elő forró extrudálás során. Az extrudálási arány növekedésével a szemeket folyamatosan finomítják, és az extrudálási irány mentén meghosszabbított szemeket egyensúlyozott átkristályosított szemcsékké alakítják át, és a <100> huzal textúra erőssége folyamatosan növekszik.
2) A finom szemcsés erősítés következtében az ötvözet mechanikai tulajdonságai javulnak az extrudálási arány növekedésével. A tesztparaméterek tartományán belül, amikor az extrudálási arány 156, az ötvözet szakítószilárdsága és meghosszabbítása eléri a 228 MPa maximális értéket, illetve 26,9%-ot.
6. ábra A 6063 alumíniumötvözet szakító törési morfológiája öntés és extrudálás után
3) Az As-Cast minta törési morfológiája lapos területekből és könnyekből áll. Az extrudálás után a törés nagyszámú egyenlő méretű gömbökből áll, és a törés mechanizmusát törékeny törésről gömbölyű törésekre alakítják át.
A postai idő: november 30-2024
