6063 Aluminijeva zlitina spada v nizko popuščeno aluminijasto zlitino, ki jo je mogoče obdelati Al-MG-SI. Ima odlične zmogljivosti za iztiskanje, dobro korozijsko odpornost in celovite mehanske lastnosti. V avtomobilski industriji se pogosto uporablja tudi zaradi lahkega oksidacijskega barvanja. S pospeševanjem trenda lahkih avtomobilov se je uporaba 6063 materialov za iztiskanje aluminijevih zlitin v avtomobilski industriji še povečala.
Na mikrostrukturo in lastnosti ekstrudiranih materialov vplivajo kombinirani učinki hitrosti ekstruzije, temperature ekstruzije in ekstruzije. Med njimi je razmerje ekstrudiranja predvsem določeno z ekstruzijskim tlakom, proizvodnim učinkovitostjo in proizvodno opremo. Kadar je razmerje ekstruzije majhno, je deformacija zlitine majhna in mikrostrukturna izpopolnjevanje ni očitna; Povečanje ekstruzijskega razmerja lahko znatno izboljša zrna, razbije grobo drugo fazo, pridobi enakomerno mikrostrukturo in izboljša mehanske lastnosti zlitine.
6061 in 6063 Aluminijeve zlitine se med ekstruzijskim postopkom podvržejo dinamični rekristalizaciji. Ko je temperatura ekstrudiranja konstantna, ko se povečuje razmerje ekstrudiranja, se velikost zrn zmanjša, faza krepitve se fino razprši, natezna trdnost in raztezanje zlitine pa se ustrezno povečata; Ker pa se razmerje ekstrudiranja povečuje, se poveča tudi ekstruzijska sila, potrebna za postopek ekstrudiranja, kar povzroči večji toplotni učinek, kar povzroči dvig notranje temperature zlitine, učinkovitost izdelka pa se zmanjša. Ta poskus preučuje učinek ekstruzijskega razmerja, zlasti velikega ekstruzijskega razmerja, na mikrostrukturo in mehanske lastnosti 6063 aluminijeve zlitine.
1 eksperimentalni materiali in metode
Eksperimentalni material je 6063 aluminijeva zlitina, kemična sestava pa je prikazana v tabeli 1. Prvotna velikost ingota je φ55 mm × 165 mm in se po homogenizaciji predela v ekstruzijsko gredico z velikostjo φ50 mm × 150 mm Zdravljenje pri 560 ℃ 6 h. Milica se segreje na 470 ℃ in se ogreje. Temperatura predgrevanja ekstruzijskega soda je 420 ℃, temperatura predgrevanja kalupa pa 450 ℃. Ko hitrost ekstruzije (ekstruzijska hitrost premikanja palice) V = 5 mm/s ostane nespremenjena, se izvede 5 skupin različnih testov ekstruzijskih razmer 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) in 156 (d = 4 mm).
Tabela 1 Kemične sestave 6063 Al zlitine (WT/%)
Po brušenju brušenja in mehanskega poliranja brusnega papirja smo metalografske vzorce jedkani z reagentom HF z volumskim deležem 40% približno 25 s, metalografsko strukturo vzorcev pa smo opazili na optičnem mikroskopu Leica-5000. Iz središča vzdolžnega odseka ekstrudirane palice je bil izrezan vzorec analize teksture z velikostjo 10 mm × 10 mm, za odstranjevanje plasti površinske napetosti pa smo izvedli mehansko brušenje in jedkanje. Nepopolne polne številke treh kristalnih ravnin {111}, {200} in {220} vzorca so bile izmerjene s pomočjo X'Pert Pro MRD rentgenskega difrakcijskega analizatorja panalitičnega podjetja, podatki o teksturi pa smo obdelali in analizirali s X'Pert Pogledom podatkov in X'Pert Text Software.
Natezni vzorec zlitine lita je bil odvzet iz središča ingota, natezni vzorec pa je bil po ekstruziranju razrezan vzdolž smeri ekstruzije. Velikost območja merilnika je bila φ4 mm × 28 mm. Natezni test je bil izveden z uporabo Univerzalnega stroja za testiranje materiala CMT5105 s natezno hitrostjo 2 mm/min. Povprečna vrednost treh standardnih vzorcev je bila izračunana kot podatki o mehanskih lastnostih. Morfologijo loma nateznih vzorcev smo opazili z uporabo elektronskega mikroskopa s skeniranjem z nizko magnifikacijo (Quanta 2000, Fei, ZDA).
2 rezultati in razprava
Slika 1 prikazuje metalografsko mikrostrukturo aluminijeve zlitine 6063 pred in po homogenizaciji. Kot je prikazano na sliki 1A, se zrn α-Al v mikrostrukturi, ki so vgrajeni, razlikujejo po velikosti, veliko število retikularnih β-Al9fe2SI2 faz se nabere na mejah zrn, znotraj zrn pa obstaja veliko število zrnatih faz Mg2Si. Potem ko smo ingot homogenizirali pri 560 ℃ 6 ur, se je neenakomerna evtektična faza med zlitinskimi dendriti postopoma raztopila, elementi zlitine, raztopljene v matriko, mikrostruktura je bila enakomerna, povprečna velikost zrn pa približno 125 μm (slika 1B ).
Pred homogenizacijo
Po uniformiranju zdravljenja pri 600 ° C 6 ur
Slika 1 Metalografska struktura 6063 aluminijeve zlitine pred in po homogenizaciji
Slika 2 prikazuje videz 6063 palic iz aluminijeve zlitine z različnimi ekstruzijskimi razmerji. Kot je prikazano na sliki 2, je površinska kakovost 6063 aluminijevih zlitinskih palic, ekstrudiranih z različnimi ekstruzijskimi razmerji Napake ekstruzije, kot so razpoke in luščenje na površini palice razmerje.
Slika 2 Videz 6063 palic iz aluminijeve zlitine z različnimi razmerji ekstruzij
Slika 3 prikazuje metalografsko mikrostrukturo vzdolžnega odseka aluminijeve zlitine 6063 z različnimi ekstruzijskimi razmerji. Struktura zrnja palice z različnimi ekstruzijskimi razmerji kažejo različne stopnje raztezka ali izpopolnjevanja. Ko je razmerje ekstruzije 17, so originalna zrna podolgovata vzdolž smeri ekstruzije, ki jo spremlja tvorba majhnega števila rekristaliziranih zrn, vendar so zrna še vedno razmeroma groba, s povprečno velikostjo zrn približno 85 μm (slika 3A) ; Ko je ekstruzijsko razmerje 25, se zrna potegne bolj vitka, število rekristaliziranih zrn se poveča, povprečna velikost zrn pa se zmanjša na približno 71 μm (slika 3B); Ko je ekstruzijsko razmerje 39, razen majhnega števila deformiranih zrn, je mikrostruktura v osnovi sestavljena iz enakovrednih rekristaliziranih zrn neenakomerne velikosti, povprečna velikost zrn približno 60 μm (slika 3C); Ko je ekstruzijsko razmerje 69, je dinamični postopek rekristalizacije v osnovi zaključen, so groba originalna zrna popolnoma preoblikovana v enakomerno strukturirana rekristalizirana zrna, povprečna velikost zrn pa je rafinirana na približno 41 μm (slika 3D); Ko je razmerje ekstrudiranja 156, s popolnim napredkom dinamičnega procesa rekristalizacije je mikrostruktura bolj enakomerna, velikost zrn pa je močno rafinirana na približno 32 μm (slika 3E). S povečanjem ekstruzijskega razmerja se dinamični proces rekristalizacije poteka bolj v celoti, mikrostruktura zlitine postane bolj enakomerna, velikost zrn pa je znatno rafinirana (slika 3F).
Slika 3 Metalografska struktura in velikost zrn vzdolžnega odseka 6063 palic iz aluminijeve zlitine z različnimi ekstruzijskimi razmerji
Slika 4 prikazuje inverzne polne številke 6063 aluminijevih zlitin z različnimi ekstruzijskimi razmerji vzdolž smeri ekstruzije. Vidimo, da mikrostrukture zlitinskih palic z različnimi razmerji ekstruzij povzročajo očitno prednostno orientacijo. Kadar je razmerje ekstrudiranja 17, se tvori šibkejša <115>+<100> tekstura (slika 4A); Kadar je razmerje ekstruzije 39, so sestavne dele teksture predvsem močnejša tekstura <100> in majhna količina šibke <115> teksture (slika 4B); Ko je razmerje ekstruzije 156, so sestavne dele teksture <100> tekstura z znatno povečano močjo, medtem ko tekstura <115> izgine (slika 4C). Študije so pokazale, da kubične kovine, osredotočene na obraz, v glavnem tvorijo teksture žic med ekstrudiranjem in risanjem. Ko je tekstura oblikovana, mehanske lastnosti sobne temperature zlitine kažejo očitno anizotropijo. Moč teksture se poveča s povečanjem razmerja ekstruzije, kar kaže, da se število zrn v določeni kristalni smeri, vzporedni in ekstruzijske smeri v zlitini, postopoma povečuje, vzdolžna natezna trdnost zlitine pa se poveča. Krepitveni mehanizmi 6063 Aluminijevih zlitin vroče ekstruzijske materiale vključujejo fino krepitev zrn, krepitev dislokacije, krepitev teksture itd. V območju procesnih parametrov, uporabljenih v tej eksperimentalni študiji, povečanje ekstruzijskega razmerja vpliva na zgoraj omenjene mehanizme krepitve.
Slika 4 Diagram povratnega pola 6063 aluminijevih zlitin z različnimi ekstruzijskimi razmerji vzdolž smeri ekstrudiranja
Slika 5 je histogram nateznih lastnosti 6063 aluminijeve zlitine po deformaciji pri različnih ekstruzijskih razmerjih. Natezna trdnost zlitine z lito je 170 MPa, raztezanje pa 10,4%. Natezna trdnost in raztezanje zlitine po ekstrudiranju se bistveno izboljšata, natezna trdnost in raztezanje pa se postopoma povečujeta s povečanjem ekstruzijskega razmerja. Ko je razmerje ekstruzije 156, natezna trdnost in raztezanje zlitine doseže največjo vrednost, ki je 228 MPa oziroma 26,9% raztezanje. Natezna trdnost aluminijeve zlitine 6063, pridobljena z velikim ekstruzijskim razmerjem, je blizu vrednosti natezne trdnosti (240 MPa), pridobljene s 4-prehodnim kotnim ekstruzijo (ECAP) pridobljeno z 1-prehodnim ekstruzijo ECAP 6063 aluminijeve zlitine. Vidimo, da lahko veliko ekstruzijsko razmerje do določene mere izboljša mehanske lastnosti zlitine.
Povečanje mehanskih lastnosti razmerja z zlitino z ekstruzijo v glavnem izvira iz krepitve rafiniranja zrn. Ko se razmerje ekstrudiranja povečuje, se zrna rafinirata in gostota dislokacije se poveča. Več mej zrn na enoto območja lahko učinkovito ovira gibanje dislokacij, v kombinaciji z medsebojnim gibanjem in zapletenjem dislokacij in s tem izboljša moč zlitine. Čim bolj so zrna, bolj mučne meje zrn in plastično deformacijo lahko razpršimo v več zrn, kar ne pripomore k tvorbi razpok, kaj šele za širjenje razpok. Med postopkom zloma se lahko absorbira več energije in s tem izboljša plastičnost zlitine.
Sl.5 Natezne lastnosti 6063 aluminijeve zlitine po vlivanju in ekstruziji
Natezna lomna morfologija zlitine po deformaciji z različnimi ekstruzijskimi razmerji je prikazana na sliki 6. V morfologiji zloma ni bilo mogoče najti nobenih dna , kar kaže na to, da je bil mehanizem nateznega zloma zlitine vgrajene predvsem krhki zlom. Morfologija loma zlitine po ekstrudiranju se je bistveno spremenila, zlom pa je sestavljen iz velikega števila izenačenih zatemnitve, kar kaže na to, da se je mehanizem zloma po ekstrudiranju spremenil iz krhkega zloma v duktilno lom. Kadar je razmerje ekstrudiranja majhno, so zatemnitve plitke in velikosti divcev je velika, porazdelitev pa neenakomerna; Ko se ekstruzijsko razmerje povečuje, se število zatemnitve povečuje, velikost je manjša, porazdelitev pa enakomerna (slika 6b ~ f), kar pomeni, da ima zlitina boljšo plastičnost, kar je skladno z zgornjimi rezultati preskusov mehanskih lastnosti.
3 Zaključek
V tem poskusu so bili analizirani učinki različnih ekstruzijskih razmerij na mikrostrukturo in lastnosti 6063 aluminijeve zlitine pod pogojem, da so velikost gredic, temperatura ogrevanja ingot in hitrost ekstrudiranja ostala nespremenjena. Zaključki so naslednji:
1) Dinamična rekristalizacija se pojavi v 6063 aluminijevi zlitini med vročo ekstruzijo. S povečanjem ekstruzijskega razmerja se zrna nenehno rafinirajo, zrna, podolgovata vzdolž smeri ekstrudiranja, pa se pretvori v enakovredna rekristalizirana zrna in trdnost <100> teksture žice se neprestano povečuje.
2) Zaradi učinka krepitve drobnega zrna so mehanske lastnosti zlitine izboljšane s povečanjem razmerja ekstruzije. V območju preskusnih parametrov, ko je razmerje ekstruzije 156, natezna trdnost in raztezanje zlitine doseže največje vrednosti 228 MPa oziroma 26,9%.
Sl.6 Natezne morfologije loma 6063 aluminijeve zlitine po vlivanju in ekstruziji
3) Morfologija loma vzorca As-Cast je sestavljena iz ravnih območij in solznih robov. Po ekstrudiranju je zlom sestavljen iz velikega števila izenačenih zatemnitve, mehanizem zloma pa se pretvori iz krhkega zloma v duktilni zlom.
Čas objave: november-30-2024
