6063 Алуминиумска легура припаѓа на нискојанежната серија Al-Mg-Si серија топлина што може да се третира со алуминиумска легура. Има одлични перформанси за обликување на истиснување, добра отпорност на корозија и сеопфатни механички својства. Исто така, широко се користи во автомобилската индустрија заради лесното оксидациско боење. Со забрзувањето на трендот на лесни автомобили, примената на 6063 материјали за екструзија на алуминиумска легура во автомобилската индустрија исто така се зголеми.
Микроструктурата и својствата на екструдираните материјали се погодени од комбинираните ефекти на брзината на истиснување, температурата на истиснување и односот на истиснување. Меѓу нив, односот на истиснување главно се одредува со притисокот на истиснување, ефикасност на производството и опрема за производство. Кога односот на екструзија е мал, деформацијата на легурата е мала и рафинирање на микроструктурата не е очигледно; Зголемувањето на односот на истиснување може значително да ги рафинира зрната, да ја расипе грубата втора фаза, да добие униформа микроструктура и да ги подобри механичките својства на легурата.
6061 и 6063 алуминиумски легури се подложени на динамична рекристализација за време на процесот на екструзија. Кога температурата на истиснување е константна, како што се зголемува односот на истиснување, големината на житото се намалува, фазата на зајакнување е ситно распрснато, а јачината на затегнување и издолжувањето на легурата се зголемува соодветно; Како и да е, како што се зголемува односот на истиснување, силата на истиснување потребна за процесот на истиснување, исто така, се зголемува, предизвикувајќи поголем термички ефект, предизвикувајќи да се зголеми внатрешната температура на легурата и да се намали перформансите на производот. Овој експеримент го проучува ефектот на односот на истиснување, особено голем сооднос на истиснување, врз микроструктурата и механичките својства на алуминиумската легура од 6063 алуминиум.
1 Експериментални материјали и методи
Експерименталниот материјал е 6063 алуминиумска легура, а хемискиот состав е прикажан во Табела 1. Оригиналната големина на инготот е φ55 mm × 165 mm, а истиот се обработува во екструзија со екструзија со големина од φ50 mm × 150 mm по хомогенизација Третман на 560 ℃ за 6 ч. Билетот се загрева на 470 ℃ и се чува топло. Температурата за загревање на барел за екструзија е 420 ℃, а температурата на загревање на калапот е 450. Кога брзината на екструзија (брзина на движење на шипка за екструзија) v = 5 mm/s останува непроменета, се спроведуваат 5 групи на различни тестови за сооднос на истиснување, а стапките на екструзија r се 17 (што одговара на дијаметарот на дупката за умирање d = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) и 156 (d = 4 mm).
Табела 1 Хемиски композиции од 6063 Al легура (WT/%)
По мелењето на шкурка и механичкото полирање, металографските примероци беа гравирани со HF реагенс со фракција волумен од 40% за околу 25 секунди, а металографската структура на примероците е забележана на оптички микроскоп Leica-5000. Примерок за анализа на текстура со големина од 10 mm × 10 mm беше пресечен од центарот на надолжниот дел на екструдираната шипка, а механичко мелење и гравирање беа извршени за да се отстрани слојот на површинскиот стрес. Нецелосните полициски фигури на трите кристални рамнини {111}, {200} и 220} од примерокот беа измерени со аналитичарот за дифракција на X′pert Pro MRD на паналитичката компанија, а податоците за текстурата беа обработени и анализирани од X′pert View Data и софтвер за текстура X′pert.
Примерокот на затегнување на леаната легура беше земен од центарот на инготот, а примерокот за затегнување беше исечен по насоката на истиснување по истиснувањето. Големината на мерачот беше φ4 mm × 28 mm. Тестот за затегнување беше спроведен со употреба на машина за тестирање на универзални материјали SANS CMT5105 со стапка на затегнување од 2 мм/мин. Просечната вредност на трите стандардни примероци беше пресметана како податоци за механичка сопственост. Морфологијата на фрактура на примероците на затегнување е забележана со употреба на електронски микроскоп за скенирање со ниско магирање (Quanta 2000, FEI, САД).
2 резултати и дискусија
На Слика 1 е прикажана металографската микроструктура на алуминиумската легура на АС 6063 пред и по третманот со хомогенизација. Како што е прикажано на Слика 1а, зрната α-ал во ас-леплива микроструктура се разликуваат во големина, голем број на ретикуларни β-Al9FE2SI2 фази се собираат на границите на житото, а голем број на грануларни Mg2SI фази постојат во зрната. Откако Ingot беше хомогенизиран на 560 ℃ за 6 ч, не-рамнотежната еутектична фаза помеѓу легурите дендрити постепено се раствораа, легурите елементи се растворија во матрицата, микроструктурата беше униформа, а просечната големина на жито беше околу 125 μm (Слика 1Б ( ).
Пред хомогенизација
По униформатизирање на третманот на 600 ° C за 6 часа
Сл.1 Металографска структура од 6063 алуминиумска легура пред и по третманот со хомогенизација
На Слика 2 е прикажано појавата на 6063 шипки на алуминиумски легури со различни стапки на истиснување. Како што е прикажано на Слика 2, квалитетот на површината од 6063 алуминиумски легури на алуминиум екструдирани со различни стапки на истиснување е добар, особено кога односот на екструзија е зголемен на 156 (што одговара на брзината на излезот на истиснување од 48 m/мин), сè уште нема не Дефекти на екструзија, како што се пукнатини и пилинг на површината на шипката, што укажува дека 6063 алуминиумска легура исто така има добра жешка изведба на истиснување под голема брзина и голема истиснување сооднос.
Сл.2 Појавување на 6063 прачки од алуминиумска легура со различни стапки на истиснување
На Слика 3 е прикажана металографската микроструктура на надолжниот дел на шипката за легура на алуминиум 6063 со различни стапки на истиснување. Структурата на житото на шипката со различни стапки на истиснување покажува различни степени на издолжување или рафинирање. Кога односот на екструзија е 17, оригиналните зрна се издолжени по насоката на истиснување, придружено со формирање на мал број рекристализирани зрна, но зрната се сè уште релативно груби, со просечна големина на жито од околу 85 μm (Слика 3А) ; Кога односот на екструзија е 25, зрната се влечат повеќе тенки, се зголемува бројот на рекристализирани зрна, а просечната големина на жито се намалува на околу 71 μm (Слика 3Б); Кога односот на екструзија е 39, освен мал број деформирани зрна, микроструктурата е во основа составена од рамнотежани рекристализирани зрна со нерамна големина, со просечна големина на жито од околу 60 μm (Слика 3С); Кога односот на екструзија е 69, динамичниот процес на рекристализација е во основа завршен, грубите оригинални зрна се целосно трансформирани во униформно структурирани рекристализирани зрна, а просечната големина на жито е рафинирана на околу 41 μm (Слика 3Д); Кога односот на екструзија е 156, со целосен напредок во процесот на динамичен рекристализација, микроструктурата е повеќе униформа, а големината на житото е значително рафинирана на околу 32 μm (Слика 3Е). Со зголемувањето на односот на екструзија, динамичниот процес на рекристализација се одвива поцелосно, микроструктурата на легурата станува поеднаква, а големината на житото е значително рафинирана (Слика 3F).
Сл.3 Металографска структура и големина на жито на надолжен дел од 6063 прачки од алуминиумска легура со различни стапки
На Слика 4 се прикажани инверзните полициски фигури на 6063 шипки на алуминиумски легури со различни стапки на истиснување по насоката на истиснување. Може да се види дека микроструктурите на легурите со различни стапки на истиснување, произведуваат очигледна преференцијална ориентација. Кога односот на екструзија е 17, се формира послаба <115>+<100> текстура (Слика 4А); Кога односот на екструзија е 39, компонентите на текстурата се главно посилна <100> текстура и мала количина на слаба <115> текстура (Слика 4Б); Кога односот на екструзија е 156, компонентите на текстурата се <100> текстура со значително зголемена јачина, додека текстурата <115> исчезнува (Слика 4С). Студиите покажаа дека кубните метали во центарот на лицето главно се формираат <111> и <100> жица текстури за време на екструзија и цртање. Откако ќе се формира текстурата, механичките својства на собната температура на легурата покажуваат очигледна анизотропија. Јачината на текстурата се зголемува со зголемувањето на односот на истиснување, што укажува дека бројот на зрна во одредена кристална насока паралелно со насоката на истиснување во легурата постепено се зголемува, а надолжната јачина на затегнување на легурата се зголемува. Механизмите за зајакнување на 6063 алуминиумски легури топла материјали за екструзија вклучуваат фино зајакнување на зрно, зајакнување на дислокација, зајакнување на текстурата, итн. Во опсегот на параметрите на процесите што се користат во оваа експериментална студија, зголемувањето на односот на истиснување има промовирачки ефект врз горенаведените механизми за јачина на јачина.
Сл.
Слика 5 е хистограм на затегнувачките својства на 6063 алуминиумска легура по деформација во различни стапки на истиснување. Јачината на затегнување на легурата е 170 MPa, а издолжувањето е 10,4%. Јачината на затегнување и издолжувањето на легурата по истиснувањето се значително подобрени, а јачината на затегнување и издолжување постепено се зголемуваат со зголемувањето на односот на истиснување. Кога односот на екструзија е 156, јачината на затегнување и издолжување на легурата достигнуваат максимална вредност, кои се 228 MPa и 26,9%, соодветно, што е за 34% повисока од јачината на затегнување на леаната легура и околу 158% повисока од издолжување. Јачината на затегнување од 6063 алуминиумска легура добиена со голем сооднос на истиснување е близу до вредноста на јачината на затегнување (240 MPa) добиена со аголна екструзија на еднаков канал (ECAP), што е многу повисоко од вредноста на јачината на затегнување (171,1 MPa) Добиено со 1-премин ЕЦАП екструзија на 6063 алуминиумска легура. Може да се види дека голем сооднос на истиснување може да ги подобри механичките својства на легурата до одреден степен.
Зајакнувањето на механичките својства на односот легура со истиснување главно доаѓа од зајакнување на рафинирање на жито. Како што се зголемува односот на екструзија, зрната се рафинираат и густината на дислокација се зголемува. Повеќе граници на жито по единица површина можат ефикасно да го попречат движењето на дислокациите, во комбинација со меѓусебното движење и испреплетеноста на дислокациите, со што ќе се подобри јачината на легурата. Колку пофини зрна, толку повеќе мачни границите на житото, а пластичната деформација може да се распрсне во повеќе зрна, што не е погодно за формирање на пукнатини, а камоли за размножување на пукнатини. Повеќе енергија може да се апсорбира за време на процесот на фрактура, а со тоа да се подобри пластичноста на легурата.
Сл.5 Карактеристики на затегнување од 6063 алуминиумска легура по кастинг и екструзија
Морфологијата на фрактура на затегнување на легурата по деформацијата со различни стапки на истиснување е прикажана на Слика 6. Не се пронајдени слабости во морфологијата на фрактурата на примерокот As-CAST (Слика 6А), а фрактурата главно беше составена од рамни области и рабни рабови , што укажува дека механизмот за фрактура на затегнување на легура на затегнување беше главно кршлива фрактура. Морфологијата на фрактурата на легурата по екструзија значително се промени, а фрактурата е составена од голем број на рамнотежани затемнети, што укажува дека механизмот на фрактура на легурата по екструзија се смени од кршлива фрактура во дуктивна фрактура. Кога односот на екструзија е мал, слатките се плитки, а големината на затемнувањето е голема, а дистрибуцијата е нерамна; Како што се зголемува односот на екструзија, бројот на затемнети се зголемува, големината на затемнувањето е помала и дистрибуцијата е униформа (Слика 6б ~ F), што значи дека легурата има подобра пластичност, што е во согласност со механичките својства на тестовите погоре.
3 Заклучок
Во овој експеримент, ефектите од различните стапки на истиснување врз микроструктурата и својствата на 6063 алуминиумска легура беа анализирани под услов големината на загорот, температурата на греењето на инго и брзината на истиснување останаа непроменети. Заклучоците се следниве:
1) Динамичка рекристализација се јавува во 6063 алуминиумска легура за време на топла истиснување. Со зголемувањето на односот на екструзија, зрната постојано се рафинираат, а зрната издолжена по должината на насоката на истиснување се претвораат во рамнотежани рекристализирани зрна, а јачината на текстурата <100> жица е континуирано зголемена.
2) Поради ефектот на зајакнување на фино зрно, механичките својства на легурата се подобруваат со зголемувањето на односот на истиснување. Во рамките на опсегот на параметрите на тестот, кога односот на екструзија е 156, јачината на затегнување и издолжувањето на легурата достигнуваат максимални вредности од 228 MPa и 26,9%, соодветно.
Сл.6 Морфологии на фрактура на затегнување од 6063 алуминиумска легура по кастинг и екструзија
3) Морфологијата на фрактурата на примерокот AS-CAST е составена од рамни области и рабови со солзи. По екструзијата, фрактурата е составена од голем број на рамнотежани затемнети, а механизмот на фрактура се трансформира од кршлива фрактура во дуктилна фрактура.
Време на објавување: ноември-30-2024 година
