Доколку механичките својства на екструзиите не се како што се очекува, вниманието обично се фокусира на почетниот состав на прачката или на условите за екструдирање/стареење. Малкумина се прашуваат дали самата хомогенизација може да биде проблем. Всушност, фазата на хомогенизација е клучна за производство на висококвалитетни екструзии. Неправилната контрола на чекорот на хомогенизација може да доведе до:
● Зголемен притисок при пробивање
●Повеќе дефекти
●Текстури со линии по анодизирање
● Пониска брзина на екструдирање
● Лоши механички својства
Фазата на хомогенизација има две главни цели: рафинирање на интерметални соединенија што содржат железо и прераспределба на магнезиум (Mg) и силициум (Si). Со испитување на микроструктурата на готовата материја пред и по хомогенизацијата, може да се предвиди дали готовата материја ќе се покаже добро за време на екструдирањето.
Ефект на хомогенизацијата на готовите парчиња врз стврднувањето
Кај екструзиите 6XXX, цврстината доаѓа од фазите богати со Mg и Si формирани за време на стареењето. Способноста за формирање на овие фази зависи од ставањето на елементите во цврст раствор пред да започне стареењето. За Mg и Si на крајот да станат дел од цврстиот раствор, металот мора брзо да се изгаси од над 530 °C. На температури над оваа точка, Mg и Si природно се раствораат во алуминиум. Сепак, за време на екструзијата, металот останува над оваа температура само кратко време. За да се обезбеди растворање на сите Mg и Si, честичките Mg и Si треба да бидат релативно мали. За жал, за време на леењето, Mg и Si се таложат како релативно големи блокови од Mg₂Si (Сл. 1а).
Типичен циклус на хомогенизација за парчиња од 6060 е 560 °C во тек на 2 часа. За време на овој процес, бидејќи парчето останува над 530 °C подолг период, Mg₂Si се раствора. По ладењето, повторно се таложи во многу пофина дистрибуција (Сл. 1в). Ако температурата на хомогенизација не е доволно висока или времето е премногу кратко, ќе останат некои големи честички Mg₂Si. Кога тоа ќе се случи, цврстиот раствор по екструзијата содржи помалку Mg и Si, што го оневозможува формирањето на стврднувачки талог со висока густина - што доведува до намалени механички својства.
Сл. 1. Оптички микрографии на полирани и 2% HF-грицкани цепки од 6060: (а) како што се лиени, (б) делумно хомогенизирани, (в) целосно хомогенизирани.
Улога на хомогенизацијата кај интерметалите што содржат железо
Железото (Fe) има поголемо влијание врз цврстината на кршење отколку врз јакоста. Во легурите 6XXX, фазите на Fe имаат тенденција да формираат β-фаза (Al₅(FeMn)Si или Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) за време на леењето. Овие фази се големи, аголни и се мешаат со екструзијата (означено на Сл. 2а). За време на хомогенизацијата, тешките елементи (Fe, Mn, итн.) дифундираат, а големите аголни фази стануваат помали и позаоблени (Сл. 2б).
Само од оптички слики, тешко е да се разликуваат различните фази и невозможно е со сигурност да се квантифицираат. Во Innoval, ја квантифицираме хомогенизацијата на парчињата користејќи го нашиот метод за внатрешна детекција и класификација на карактеристики (FDC), кој дава вредност %α за парчињата. Ова ни овозможува да го процениме квалитетот на хомогенизацијата.
Сл. 2. Оптички микрографии на заготовки (а) пред и (б) по хомогенизацијата.
Метод за откривање и класификација на карактеристики (FDC)
Сл. 3а прикажува полиран примерок анализиран со скенирачка електронска микроскопија (SEM). Потоа се применува техника на сиво-прагирање за да се одделат и идентификуваат интерметалните соединенија, кои на Сл. 3б изгледаат бели. Оваа техника овозможува анализа на површини до 1 mm², што значи дека можат да се анализираат над 1000 индивидуални карактеристики одеднаш.
Сл. 3. (а) Слика од електрони со обратно расејување на хомогенизирана плочка од 6060, (б) идентификувани индивидуални карактеристики од (а).
Состав на честички
Системот Innoval е опремен со детектор за енергетска дисперзија на Х-зраци (EDX) од Oxford Instruments Xplore 30. Ова овозможува брзо автоматско собирање на EDX спектри од секоја идентификувана точка. Од овие спектри може да се одреди составот на честичките и да се заклучи релативниот однос Fe:Si.
Во зависност од содржината на Mn или Cr во легурата, може да се вклучат и други тешки елементи. За некои легури 6XXX (понекогаш со значителен Mn), односот (Fe+Mn):Si се користи како референца. Овие односи потоа може да се споредат со оние на познатите интерметали што содржат Fe.
β-фаза (Al₅(FeMn)Si или Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si однос ≈ 2. α-фаза (Al₁₂(FeMn)₃Si или Al₈.₃(FeMn)₂Si): однос ≈ 4–6, во зависност од составот. Нашиот прилагоден софтвер ни овозможува да поставиме праг и да ја класифицираме секоја честичка како α или β, а потоа да ги мапираме нивните позиции во микроструктурата (Сл. 4). Ова дава приближен процент на трансформирано α во хомогенизираната прашкаста материја.
Сл. 4. (а) Мапа што ги прикажува α- и β-класифицираните честички, (б) дијаграм на расејување на соодносите (Fe+Mn):Si.
Што можат да ни кажат податоците
Сл. 5 покажува пример за тоа како се користат овие информации. Во овој случај, резултатите укажуваат на нерамномерно загревање во рамките на одредена печка или можеби дека не е достигната зададената температура. За правилно проценување на вакви случаи, потребни се и тест-практиката и референтните пратки со познат квалитет. Без нив, не може да се утврди очекуваниот опсег на %α за составот на таа легура.
Сл. 5. Споредба на %α во различни делови од печка за хомогенизација со слаби перформанси.
Време на објавување: 30 август 2025 година
