6063 Алюмінієвий сплав належить до низьколегованого сплаву з алюмінієвим сплавом Al-Mg-Si. Він має відмінні показники екструзії, хорошу резистентність до корозії та всебічні механічні властивості. Він також широко використовується в автомобільній промисловості через легке забарвлення окислення. З прискоренням тенденції легких автомобілів, застосування 6063 матеріалів з алюмінієвого сплаву в автомобільній промисловості також збільшилося ще більше.
На мікроструктуру та властивості екструдованих матеріалів впливає комбінований ефект швидкості екструзії, температури екструзії та коефіцієнт екструзії. Серед них коефіцієнт екструзії в основному визначається тиском екструзії, ефективністю виробництва та виробничим обладнанням. Коли коефіцієнт екструзії невелике, деформація сплаву невелика, а вдосконалення мікроструктури не очевидно; Збільшення коефіцієнта екструзії може значно вдосконалити зерна, розбити грубу другу фазу, отримати рівномірну мікроструктуру та покращити механічні властивості сплаву.
Алюмінієві сплави 6061 та 6063 проходять динамічну перекристалізацію під час процесу екструзії. Коли температура екструзії є постійною, у міру збільшення коефіцієнта екструзії розмір зерна зменшується, фаза зміцнення тонко дисперсується, а міцність на розрив і подовження сплаву відповідно збільшуються; Однак у міру збільшення коефіцієнта екструзії сила екструзії, необхідна для процесу екструзії, також збільшується, що спричиняє більший тепловий ефект, внаслідок чого внутрішня температура сплаву зростає, а продуктивність продукту знижується. Цей експеримент вивчає вплив коефіцієнта екструзії, особливо великого співвідношення екструзії, на мікроструктуру та механічні властивості алюмінієвого сплаву 6063.
1 Експериментальні матеріали та методи
Експериментальний матеріал - 6063 алюмінієвий сплав, а хімічний склад показаний у таблиці 1. Початковий розмір злиття становить φ55 мм × 165 мм, і він обробляється в заготовку екструзії з розміром φ50 мм × 150 мм після гомогенізації Лікування при 560 ℃ протягом 6 год. Заготовка нагрівається до 470 ℃ і зберігається теплою. Температура попереднього нагрівання бочки екструзії становить 420 ℃, а температура попереднього нагрівання форми - 450 ℃. Коли швидкість екструзії (швидкість переміщення екструзії) v = 5 мм/с залишається незмінною, проводиться 5 груп різних тестів на екструзію, а коефіцієнт екструзії r - 17 (відповідає діаметру отвору штампу d = 12 мм), 25 (d = 10 мм), 39 (d = 8 мм), 69 (d = 6 мм) і 156 (d = 4 мм).
Таблиця 1 Хімічні композиції 6063 AL сплав (WT/%)
Після шліфування наждачного паперу та механічного полірування металографічні зразки протравли реагентом HF з об'ємом фракції 40% протягом приблизно 25 с, а металографічна структура зразків спостерігалася на оптичному мікроскопі Leica-5000. Зразок текстурного аналізу розміром 10 мм × 10 мм вирізали з центру поздовжньої частини екструдованого стрижня, а механічне шліфування та травлення проводили для видалення шару поверхневого напруження. Неповні фігури полюсів трьох кристалічних площин {111}, {200} та {220} зразка вимірювали за допомогою рентгенівського аналізатора рентгенівської дифракзатори X'Pert Pro, а дані текстури обробляли та проаналізували За програмним забезпеченням текстури X'Pert та програмним забезпеченням текстури X'Pert.
Зразок розтягування литого сплаву був взято з центру злиття, а зразок розтягування розрізали вздовж напрямку екструзії після екструзії. Розмір датчика становив φ4 мм × 28 мм. Випробування на розтяг проводили за допомогою універсальної машини для тестування матеріалів SANS CMT5105 зі швидкістю розтягування 2 мм/хв. Середнє значення трьох стандартних зразків обчислювали як дані механічної властивості. Морфологія перелому зразків на розрив спостерігалася за допомогою електронного мікроскопа з низьким рівнем магніфікації (Quanta 2000, FEI, США).
2 результати та обговорення
На малюнку 1 показана металографічна мікроструктура алюмінієвого сплаву AS-Cast 6063 до та після лікування гомогенізації. Як показано на малюнку 1А, α-AL зерна в мікроструктурі з кришкою змінюються за розміром, велика кількість фаз β-Al9Fe2SI2 накопичується на межах зерна, і велика кількість гранульованих фаз MG2SI існує всередині зерна. Після того, як злиток гомогенізували при 560 ℃ протягом 6 год, нерівноважна евтектична фаза між сплавом дендрити поступово розчиняється, елементи сплаву розчиняються в матрицю, мікроструктура була рівномірною, а середній розмір зерна становив близько 125 мкМ (мал. 1б. .).
Перед гомогенізацією
Після уніформуючої обробки при 600 ° С протягом 6 годин
Рис.1 Металографічна структура алюмінієвого сплаву 6063 до та після лікування гомогенізації
На малюнку 2 показано появу 6063 алюмінієвих сплавів з різними співвідношеннями екструзії. Як показано на малюнку 2, якість поверхні 6063 сплавів з алюмінієвим сплавом, екструдованих різними співвідношеннями екструзії, є хорошою, особливо коли коефіцієнт екструзії збільшується до 156 (що відповідає швидкості екструзії штанги 48 м/хв), все ще немає Дефекти екструзії, такі як тріщини та лущення на поверхні бруска, що вказує на те, що 6063 алюмінієвий сплав також має гарну гарячу екструзію, що утворює продуктивність під високою швидкістю та великим співвідношенням екструзії.
Фіг.
На малюнку 3 показана металографічна мікроструктура поздовжньої частини 6063 алюмінієвого сплаву з різними співвідношеннями екструзії. Зернова структура планки з різними співвідношеннями екструзії показує різні ступені подовження або вдосконалення. Коли коефіцієнт екструзії становить 17, початкові зерна подовжуються вздовж напрямку екструзії, що супроводжується утворенням невеликої кількості перекристалізованих зерен, але зерна все ще відносно грубі, із середнім розміром зерна близько 85 мкм (мал. 3А) ; Коли коефіцієнт екструзії становить 25, зерна витягують більш стрункі, кількість перекристалізованих зерен збільшується, а середній розмір зерна зменшується приблизно до 71 мкм (мал. 3В); Коли коефіцієнт екструзії становить 39, за винятком невеликої кількості деформованих зерен, мікроструктура в основному складається з рівномірних перекристалізованих зерен нерівномірного розміру, із середнім розміром зерна близько 60 мкм (мал. 3С); Коли коефіцієнт екструзії становить 69, процес динамічної перекристалізації в основному завершений, грубі оригінальні зерна були повністю перетворені на рівномірно структуровані перекристалізовані зерна, а середній розмір зерна вдосконалюється приблизно до 41 мкм (мал. 3D); Коли коефіцієнт екструзії становить 156, з повним прогресом процесу динамічної перекристалізації, мікроструктура є більш рівномірною, а розмір зерна значно вдосконалюється приблизно до 32 мкм (мал. 3е). Зі збільшенням коефіцієнта екструзії динамічний процес перекристалізації протікає більш повноцінно, мікроструктура сплаву стає більш рівномірною, а розмір зерна значно вдосконалюється (мал. 3F).
Рис.3 Металографічна структура та розмір зерна поздовжньої частини 6063 сплавів з алюмінієвими сплавами з різними співвідношеннями екструзії
На малюнку 4 показані зворотні фігури полюсів 6063 алюмінієвих сплавів з різними співвідношеннями екструзії вздовж напрямку екструзії. Видно, що мікроструктури сплавів з різними співвідношеннями екструзії дають очевидну переважну орієнтацію. Коли коефіцієнт екструзії становить 17, утворюється слабша <115>+<100> текстура (мал. 4А); Коли коефіцієнт екструзії становить 39, компоненти текстури в основному є більш сильною <100> текстурою та невеликою кількістю слабкої текстури <115> (мал. 4В); Коли коефіцієнт екструзії становить 156, компоненти текстури - це <100> текстура зі значно підвищеною міцністю, тоді як текстура <115> зникає (мал. 4С). Дослідження показали, що кубічні метали, орієнтовані на обличчя, в основному утворюють текстури <111> та <100> дротяних текстур під час екструзії та малювання. Після формування текстури механічні властивості сплаву сплаву демонструють очевидну анізотропію. Сила текстури збільшується зі збільшенням коефіцієнта екструзії, що вказує на те, що кількість зерен у певному напрямку кристала, паралельного напрямку екструзії в сплаві, поступово збільшується, а поздовжня міцність на розрив сплаву зростає. Механізми зміцнення матеріалів з гарячою екструзією 6063 алюмінієвого сплаву включають посилення тонкого зерна, зміцнення дислокації, зміцнення текстури тощо. У межах діапазону параметрів процесу, що використовуються в цьому експериментальному дослідженні, збільшення коефіцієнта екструзії має сприяння впливу на вищезазначені механізми зміцнення.
Фіг.4 Зворотний полюсна діаграма 6063 сплавів з алюмінієвими сплавами з різними співвідношеннями екструзії вздовж напрямку екструзії
Фіг.5 - це гістограма властивостей на розтяг 6063 сплаву алюмінію після деформації при різних співвідношеннях екструзії. Сила на розрив сплаву акторського складу становить 170 МПа, а подовження - 10,4%. Сила на розрив та подовження сплаву після екструзії значно покращуються, а міцність на розрив і подовження поступово збільшуються зі збільшенням коефіцієнта екструзії. Коли коефіцієнт екструзії становить 156, міцність на розрив і подовження сплаву досягають максимального значення, яке на 228 МПа і 26,9% відповідно, що приблизно на 34% вище, ніж міцність на розрив у складі сплаву і приблизно на 158% вище, ніж подовження. Міцність на розтяг 6063 алюмінієвого сплаву, отриманого великим співвідношенням екструзії, близька до значення міцності на розрив (240 МПа), отриманого за допомогою 4-пропускної кутової екструзії (ECAP), яка значно вища, ніж значення міцності на розрив (171,1 МПа) Отримано за допомогою 1-пропускної екструзії ECAP 6063 алюмінієвого сплаву. Видно, що велике співвідношення екструзії може певною мірою покращити механічні властивості сплаву.
Посилення механічних властивостей сплаву шляхом екструзійного співвідношення в основному походить від зміцнення вдосконалення зерна. Зі збільшенням коефіцієнта екструзії зерна вдосконалюються, а щільність дислокації збільшується. Більше меж зерна на одиницю області може ефективно перешкоджати руху дислокацій у поєднанні з взаємним рухом і заплутуванням дислокацій, тим самим покращуючи силу сплаву. Чим тонкіші зерна, тим більше покрутаючі межі зерна та пластична деформація можуть бути дисперговані в більшій кількості зерен, що не сприяє утворенню тріщин, не кажучи вже про поширення тріщин. Більше енергії може бути поглинена в процесі перелому, тим самим покращуючи пластичність сплаву.
Фіг.5 Властивості на розтяг 6063 алюмінієвого сплаву після лиття та екструзії
Морфологія перелому розриву сплаву після деформації з різними співвідношеннями екструзії показана на малюнку 6. У морфології перелому не виявлено ямочок (мал. 6а), а перелом в основному складався з плоских ділянок і розривних країв , що вказує на те, що механізм перелому розривів сплаву з крихітним сплавом був переважно крихким руйнуванням. Морфологія перелому сплаву після екструзії суттєво змінилася, і перелом складається з великої кількості екскурсії ямочок, що вказує на те, що механізм руйнування сплаву після екструзії змінився від крихкого перелому до пластичного перелому. Коли співвідношення екструзії невелике, ямочки неглибокі, а розмір ямочки великий, а розподіл нерівномірний; Зі збільшенням коефіцієнта екструзії кількість ямочок збільшується, розмір ямочки менший, а розподіл рівномірний (мал. 6b ~ F), що означає, що сплав має кращу пластичність, що відповідає результатам випробувань механічних властивостей вище.
3 Висновок
У цьому експерименті вплив різних коефіцієнтів екструзії на мікроструктуру та властивості алюмінієвого сплаву 6063 аналізували за умови, що розмір заготовки, температура нагрівання злиття та швидкість екструзії залишалися незмінними. Висновки такі:
1) Динамічна перекристалізація відбувається в алюмінієвому сплаві 6063 під час гарячої екструзії. Зі збільшенням коефіцієнта екструзії зерна постійно вдосконалюються, а зерна витягнуті вздовж напрямку екструзії перетворюються на еквівалістичні перекристалізовані зерна, а міцність текстури <100> дроту постійно збільшується.
2) Внаслідок впливу тонкого зміцнення зерна механічні властивості сплаву покращуються зі збільшенням коефіцієнта екструзії. У межах діапазону тестових параметрів, коли коефіцієнт екструзії становить 156, міцність на розрив і подовження сплаву досягають максимальних значень 228 МПа та 26,9%відповідно.
Фіг.6 Морфології розривів на розрив алюмінієвого сплаву 6063 після лиття та екструзії
3. Після екструзії перелом складається з великої кількості еквівсновних ямочок, а механізм перелому перетворюється з крихкого перелому на пластичний перелом.
Час посади: листопад-30-2024 рр.
