6063 aluminijska legura pripada aluminijskoj leguri s toplinom koja se može tretirati s niskim legurom AL-MG-SI. Ima izvrsne performanse oblikovanja ekstruzije, dobru otpornost na koroziju i sveobuhvatna mehanička svojstva. Naširoko se koristi u automobilskoj industriji zbog laganog oksidacijskog bojanja. S ubrzanjem trenda laganih automobila, primjena 6063 materijala za ekstrudiranje aluminijskih legura u automobilskoj industriji također se dodatno povećala.
Na mikrostrukturu i svojstva ekstrudiranih materijala utječu kombinirani učinci brzine ekstruzije, temperature ekstruzije i ekstruzije. Među njima je omjer ekstruzije uglavnom određuje tlak ekstruzije, učinkovitost proizvodnje i proizvodna oprema. Kad je omjer ekstruzije mali, deformacija legure je mala, a usavršavanje mikrostrukture nije očito; Povećanje omjera ekstruzije može značajno pročistiti zrna, razbiti grubu drugu fazu, dobiti jednoliku mikrostrukturu i poboljšati mehanička svojstva legure.
6061 i 6063 aluminijske legure podvrgavaju se dinamičkoj rekristalizaciji tijekom postupka ekstruzije. Kad je temperatura ekstruzije konstantna, kako se omjer ekstruzije povećava, veličina zrna se smanjuje, faza ojačanja je fino raspršena, a vlačna čvrstoća i izduživanje legure u skladu s tim povećavaju; Međutim, kako se omjer ekstruzije povećava, povećava se i sila ekstruzije potrebne za postupak ekstruzije, uzrokujući veći toplinski učinak, uzrokujući porast unutarnje temperature legure, a učinak proizvoda smanjenje. Ovaj eksperiment proučava utjecaj omjera ekstruzije, posebno velikog omjera ekstruzije, na mikrostrukturu i mehanička svojstva legure aluminija 6063.
1 eksperimentalni materijali i metode
Eksperimentalni materijal je 6063 aluminijska legura, a kemijski sastav je prikazan u tablici 1. Izvorna veličina ingota je φ55 mm × 165 mm, a obrađuje se u ekstruzijsku gredicu s veličinom od φ50 mm × 150 mm nakon homogenizacije Liječenje na 560 ℃ u trajanju od 6 h. Trbeća se zagrijava na 470 ℃ i održava se toplo. Temperatura predgrijavanja ekstruzijske bačve je 420 ℃, a temperatura predgrijavanja kalupa je 450 ℃. Kada brzina ekstruzije (brzina kretanja ekstruzijske šipke) v = 5 mm/s ostaje nepromijenjena, provodi se 5 skupina različitih testova omjera ekstruzije, a omjeri ekstruzije R su 17 (što odgovara promjeru rupe za matricu d = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) i 156 (d = 4 mm).
Tablica 1 Kemijski sastavi 6063 AL legure (WT/%)
Nakon brušenja brusnog papira i mehaničkog poliranja, metalografski uzorci urezani su HF reagensom s volumenom udjela od 40% za oko 25 s, a metalografska struktura uzoraka primijećena je na optičkom mikroskopu LEICA-5000. Uzorak analize teksture veličine od 10 mm × 10 mm izrezan je iz središta uzdužnog presjeka ekstrudirane šipke, a izvedeni su mehaničko mljevenje i jetkanje za uklanjanje sloja površinskog naprezanja. Nepotpune slojeve polena tri kristalne ravnine {111}, {200} i {220} uzorka izmjerene su X'Pert Pro MRD rendgenskim difrakcijskim analizatorom panalitičke kompanije, a podaci o teksturi su obrađeni i analizirani pomoću X'PERT prikaza podataka i X'PERT teksture.
Zatezni uzorak legure lijeva preuzet je iz središta ingota, a zatezni uzorak je presječen duž smjera ekstruzije nakon ekstruzije. Veličina površine mjerača bila je φ4 mm × 28 mm. Zatezni test proveden je pomoću SANS CMT5105 Univerzalnog stroja za ispitivanje materijala s zateznom brzinom od 2 mm/min. Prosječna vrijednost tri standardna uzorka izračunata je kao podaci o mehaničkom svojstvu. Morfologija prijeloma zateznih uzoraka primijećena je korištenjem elektronskog mikroskopa s skeniranjem niske magnifikacije (Quanta 2000, FEI, USA).
2 rezultata i rasprava
Na slici 1 prikazana je metalografska mikrostruktura aluminijske legure AS-Cast 6063 prije i nakon liječenja homogenizacijom. Kao što je prikazano na slici 1A, zrna α-al u mikrostrukturi koja se lijeva varira u veličini, veliki broj retikularne β-al9fe2si2 faze okuplja se na granicama zrna, a unutar zrna postoji veliki broj granuliranih MG2SI faza. Nakon što je ingot homogeniziran na 560 ℃ tijekom 6 sati, neravnotežna eutektička faza između legura dendrita postupno se otopi, elementi legura otopljeni u matricu, mikrostruktura je bila ujednačena, a prosječna veličina zrna je bila oko 125 µm (Slika 1B (Slika 1B (Slika 1B (Slika 1B (Slika 1B ).
Prije homogenizacije
Nakon uniformiranja liječenja na 600 ° C 6 sati
Sl.1 Metalografska struktura 6063 aluminijske legure prije i nakon liječenja homogenizacijom
Slika 2 prikazuje pojavu 6063 aluminijskih legura s različitim omjerima ekstruzije. Kao što je prikazano na slici 2, kvaliteta površine od 6063 aluminijskih leguranih šipki ekstrudiranih s različitim omjerima ekstruzije je dobra, pogotovo kada se omjer ekstruzije povećava na 156 (što odgovara brzini izlaza za ekstruzijsku šipku od 48 m/min), još uvijek nema još uvijek nema Defekti ekstruzije poput pukotina i ljuštenja na površini šipke, što ukazuje na to da legura od 6063 aluminijska također ima dobru vruću ekstruziju koja tvori performanse pod velikom brzinom i velikim omjerom ekstruzije.
Sl.2 Pojava 6063 aluminijske legurne šipke s različitim omjerima ekstruzije
Na slici 3 prikazana je metalografska mikrostruktura uzdužnog presjeka trake aluminijske legure od 6063 s različitim omjerima ekstruzije. Struktura zrna šipke s različitim omjerima ekstruzije pokazuje različite stupnjeve izduživanja ili usavršavanja. Kad je omjer ekstruzije 17, izvorna zrna su izdužena duž smjera ekstruzije, popraćeno stvaranjem malog broja rekristaliziranih zrna, ali zrna su i dalje relativno gruba, prosječne veličine zrna od oko 85 µm (Slika 3A) ; Kad je omjer ekstruzije 25, zrna se povlače vitko, broj rekristaliziranih zrna raste, a prosječna veličina zrna smanjuje se na oko 71 µm (Slika 3B); Kad je omjer ekstruzije 39, osim malog broja deformiranih zrna, mikrostruktura se u osnovi sastoji od ekvializiranih rekristaliziranih zrna neravne veličine, prosječne veličine zrna od oko 60 µM (Slika 3C); Kad je omjer ekstruzije 69, proces dinamičke rekristalizacije je u osnovi dovršen, gruba originalna zrna u potpunosti su transformirana u jednolično strukturirane rekristalizirane zrna, a prosječna veličina zrna rafinirana je na oko 41 µm (Slika 3D); Kada je omjer ekstruzije 156, s punim napretkom procesa dinamičke rekristalizacije, mikrostruktura je ujednačenija, a veličina zrna je uvelike rafinirana na oko 32 µM (Slika 3E). S povećanjem omjera ekstruzije, postupak dinamičke rekristalizacije odvija se cjelovitije, legura mikrostruktura postaje ujednačenija, a veličina zrna je značajno rafinirana (Slika 3F).
Sl.3 Metalografska struktura i veličina zrna uzdužnog presjeka 6063 aluminijske legurne šipke s različitim omjerima ekstruzije
Na slici 4 prikazane su inverzne slojeve polena 6063 aluminijske legurne šipke s različitim omjerima ekstruzije duž smjera ekstruzije. Može se vidjeti da mikrostrukture legura s različitim omjerima ekstruzije stvaraju očitu preferencijalnu orijentaciju. Kada je omjer ekstruzije 17, formira se slabija <115>+<00> tekstura (slika 4a); Kad je omjer ekstruzije 39, komponente teksture uglavnom su jača <100> tekstura i mala količina slabe <115> teksture (slika 4b); Kada je omjer ekstruzije 156, teksturne komponente su <100> tekstura sa značajno povećanom čvrstoćom, dok <115> tekstura nestaje (slika 4c). Studije su pokazale da kubični metali usredotočeni na lice uglavnom formiraju teksture žica <111> i <11> tijekom ekstruzije i crtanja. Jednom kada se tekstura formira, mehanička svojstva legure sobne temperature pokazuju očitu anizotropiju. Snaga teksture povećava se s povećanjem omjera ekstruzije, što ukazuje da se broj zrna u određenom smjeru kristala paralelno s pravcem ekstruzije u leguri postupno povećava, a uzdužna vlačna čvrstoća legure raste. Mehanizmi jačanja 6063 aluminijske legure vruće ekstruzijske materijale uključuju jačanje finog zrna, jačanje dislokacije, jačanje teksture itd. U rasponu procesnih parametara korištenih u ovoj eksperimentalnoj studiji, povećanje omjera ekstruzije ima promičući učinak na gore navedene mehanizme jačanja.
Sl.4 Dijagram obrnutog pola 6063 Aluminijske legurne šipke s različitim omjerima ekstruzije duž smjera ekstruzije
Slika 5 je histogram zateznih svojstava 6063 aluminijske legure nakon deformacije u različitim omjerima ekstruzije. Vučna čvrstoća lijevane legure je 170 MPa, a izduženje 10,4%. Vlačna čvrstoća i produženje legure nakon ekstruzije značajno se poboljšavaju, a vlačna čvrstoća i produženje postupno se povećavaju s povećanjem omjera ekstruzije. Kad je omjer ekstruzije 156, vlačna čvrstoća i izduživanje legure dosežu maksimalnu vrijednost, koja je 228 MPa i 26,9%, što je oko 34% veće od zatezne čvrstoće legure od lijevane i oko 158% veće od veće od oko 158% od oko 158% izduženje. Vučna čvrstoća od 6063 aluminijske legure dobivene velikim omjerom ekstruzije blizu je vrijednosti vlačne čvrstoće (240 MPa) dobivena kutnim ekstruzijom u kutu (ECAP) jednakog kanala 4-prolaza, što je mnogo veće od vrijednosti vlačne čvrstoće (171,1 MPa) dobiveno ECAP ekstruzijom ECAP-a od 1 prolaza 6063 aluminijske legure. Može se vidjeti da veliki omjer ekstruzije može poboljšati mehanička svojstva legure u određenoj mjeri.
Poboljšanje mehaničkih svojstava legure omjerom ekstruzije uglavnom dolazi iz jačanja rafiniranja zrna. Kako se omjer ekstruzije povećava, zrna su rafinirana i gustoća dislokacije raste. Više granica zrna po jedinici površine može učinkovito spriječiti kretanje dislokacija, u kombinaciji s međusobnim kretanjem i zapletom dislokacija, poboljšavajući tako snagu legure. Što je zrna, to su mučne granice zrna i plastična deformacija mogu se raspršiti u više zrna, što ne pogoduje stvaranju pukotina, a kamoli širenje pukotina. Više energije može se apsorbirati tijekom procesa loma, poboljšavajući na taj način plastičnost legure.
Slika.5 Vučna svojstva 6063 aluminijske legure nakon lijevanja i ekstruzije
Morfologija legure legure nakon deformacije s različitim omjerima ekstruzije prikazana je na slici 6. U morfologiji frakture uzorka (slika 6A) nisu pronađene rupice, a prijelom je uglavnom sastavljen od ravnih područja i rubova za suza , što ukazuje na to da je mehanizam zatezanja frakture legure u liječenju uglavnom krhki prijelom. Morfologija frakture legure nakon ekstruzije značajno se promijenila, a lom se sastoji od velikog broja zamkijenih zamki, što ukazuje da se mehanizam frakture legure nakon ekstruzije promijenio iz krhkog prijeloma u duktilni prijelom. Kad je omjer ekstruzije mali, rupice su plitke, a veličina zamračenja velika, a distribucija neujednačena; Kako se omjer ekstruzije povećava, broj rupica se povećava, veličina zamračenja je manja, a raspodjela ujednačena (slika 6b ~ f), što znači da legura ima bolju plastičnost, što je u skladu s gore navedenim rezultatima ispitivanja mehaničkih svojstava.
3 Zaključak
U ovom eksperimentu, učinci različitih omjera ekstruzije na mikrostrukturu i svojstva 6063 aluminijske legure analizirani su pod uvjetom da je veličina gredice, temperatura grijanja ingota i brzina ekstruzije ostala nepromijenjena. Zaključci su sljedeći:
1) Dinamička rekristalizacija javlja se u leguri aluminija 6063 tijekom vruće ekstruzije. S povećanjem omjera ekstruzije, zrna su kontinuirano rafinirana, a zrnca izdužena duž smjera ekstruzije pretvara se u ekvializirane rekristalizirane zrna, a jačina teksture žice kontinuirano se povećava.
2) Zbog učinka jačanja finog zrna, mehanička svojstva legure poboljšavaju se s povećanjem omjera ekstruzije. Unutar raspona ispitnih parametara, kada je omjer ekstruzije 156, vlačna čvrstoća i izduživanje legure dosežu maksimalne vrijednosti od 228 MPa, odnosno 26,9%.
Sl.6 Morfologije zatezanja zatezanja 6063 aluminijske legure nakon lijevanja i ekstruzije
3) Morfologija prijeloma uzorka zaliva sastoji se od ravnih područja i rubova suza. Nakon ekstruzije, lom se sastoji od velikog broja zamkijenih zamki, a mehanizam loma se transformira iz krhkog prijeloma u duktilni lom.
Post Vrijeme: studeno 30-2024
