6063 zliatiny hliníka patrí do zliatiny hliníkovej zliatiny s nízkym zliatinou al-Mg-Si. Má vynikajúci výkon vytláčania, dobrý odolnosť proti korózii a komplexné mechanické vlastnosti. Všeobecne sa používa aj v automobilovom priemysle z dôvodu ľahkého oxidačného sfarbenia. S zrýchlením trendu ľahkých automobilov sa ďalej zvýšila aj aplikácia extrúznych materiálov zliatiny hliníkovej zliatiny v automobilovom priemysle.
Mikroštruktúra a vlastnosti extrudovaných materiálov sú ovplyvnené kombinovanými účinkami extrúznej rýchlosti, extrúznej teploty a pomeru extrúzie. Medzi nimi je pomer extrúzie určený hlavne extrúznym tlakom, účinnosťou výroby a výrobným zariadením. Ak je pomer extrúzie malý, deformácia zliatiny je malá a vylepšenie mikroštruktúry nie je zrejmé; Zvýšenie pomeru extrúzie môže významne vylepšiť zrná, rozdeliť hrubú druhú fázu, získať rovnomernú mikroštruktúru a zlepšiť mechanické vlastnosti zliatiny.
6061 a 6063 zliatiny hliníka podliehajú dynamickej rekryštalizácii počas procesu extrúzie. Keď je teplota extrúzie konštantná, so zvyšujúcim sa pomerom extrúzie sa veľkosť zŕn znižuje, fáza posilňovania je jemne rozptýlená a podľa toho sa zvyšuje pevnosť v ťahu a predĺženie zliatiny; Avšak so zvyšujúcim sa pomerom extrúzie sa zvyšuje aj extrúzna sila potrebná pre proces extrúzie, čo spôsobuje väčší tepelný účinok, čo spôsobuje zvýšenie vnútornej teploty zliatiny a zníženie výkonu produktu. Tento experiment skúma účinok extrúzneho pomeru, najmä veľkého extrúzneho pomeru, na mikroštruktúru a mechanické vlastnosti zliatiny hliníka 6063.
1 experimentálne materiály a metódy
Experimentálny materiál je 6063 zliatiny hliníka a chemické zloženie je uvedené v tabuľke 1. Pôvodná veľkosť ingotu je φ55 mm x 165 mm a spracováva sa do extrúzneho sochoru s veľkosťou φ50 mm x 150 mm po homogenizácii Liečba pri 560 ℃ počas 6 hodín. Schadu sa zahrieva na 470 ℃ a udržiava sa v teple. Teplota predhrievania extrúzneho hlave je 420 ℃ a predhrievacia teplota formy je 450 ℃. Keď sa rýchlosť extrúzie (rýchlosť pohybu extrúznej tyče) v = 5 mm/s nezmení, vykonáva sa 5 skupín rôznych testov extrúznych pomerov a extrúzne pomery R sú 17 (zodpovedajúcich priemeru otvoru diery d = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) a 156 (d = 4 mm).
Tabuľka 1 Chemické kompozície 6063 Al zliatiny (WT/%)
Po brúsení brúsenia a mechanické leštenie sa metalografické vzorky vyleptali s HF činidlom s objemovou frakciou 40% počas približne 25 s a kovová štruktúra vzoriek sa pozorovala na optickom mikroskope LEICA-5000. Vzorka analýzy textúry s veľkosťou 10 mm x 10 mm bola odrezaná zo stredu pozdĺžnej časti extrudovanej tyče a vykonali sa mechanické mletie a leptanie na odstránenie vrstvy povrchového napätia. Nekpelné pólové obrázky troch kryštálových rovín {111}, {200} a {220} vzorky sa merali pomocou röntgenového difrakčného analyzátora X'pert Pro MRD a údaje o textúre boli spracované a analyzované pomocou X'pert Data View a X'pert Texture Software.
Vzorka v ťahu zliatiny bola odobratá zo stredu ingotu a po extrúzii sa po extrúzii odrezala ťahová vzorka pozdĺž smeru extrúzie. Veľkosť plochy rozchodu bola φ4 mm x 28 mm. Test v ťahu sa uskutočňoval s použitím SANS CMT5105 Universal Material Testovacím strojom s ťahom rýchlosťou 2 mm/min. Priemerná hodnota troch štandardných vzoriek bola vypočítaná ako údaje o mechanickej vlastnosti. Morfológia zlomenín ťahových vzoriek bola pozorovaná pomocou skenovacieho elektrónového mikroskopu s nízkym zvukom (Quanta 2000, FEI, USA).
2 výsledky a diskusia
Obrázok 1 zobrazuje metalografickú mikroštruktúru zliatiny hliníka AS-Cast 6063 pred a po homogenizačnej liečbe. Ako je znázornené na obrázku 1A, a-al zŕn v mikroštruktúre AS-Cast sa mení vo veľkosti, na hraniciach zrna sa zhromažďuje veľké množstvo retikulárnych β-al9fe2si2 a vo vnútri zŕn existuje veľké množstvo zrnitých fáz Mg2SI. Po homogenizovaní ingagizácie pri 560 ° počas 6 hodín sa postupne rozpustila nerovnovážna eutektická fáza medzi zliatinovými dendritmi, zliatinové prvky sa rozpustili do matrice, mikroštruktúra bola rovnomerná a priemerná veľkosť zŕn bola asi 125 μm (obrázok 1BB (Obrázok 1b. ).
Pred homogenizáciou
Po uniformizácii liečby pri 600 ° C počas 6 hodín
Obr.1 Metalografická štruktúra zliatiny hliníka 6063 pred a po homogenizácii liečby
Obrázok 2 zobrazuje vzhľad 6063 hliníkových tyčí zliatiny s rôznymi extrúznymi pomermi. Ako je znázornené na obrázku 2, kvalita povrchu 6063 zliatiny hliníka extrudovaných rôznymi extrúznymi pomermi je dobrá, najmä ak sa extrúzny pomer zvýši na 156 (zodpovedá rýchlosti výtoku vytláča Defekty extrúzie, ako sú praskliny a odlupovanie na povrchu tyče, čo naznačuje, že 6063 zliatiny hliníka má tiež dobrý výkon tvoriaceho horúceho vytláčania pri vysokej rýchlosti a veľkej extrúzii pomer.
Obrázok 2 6063 zliatiny hliníkovej zliatiny s rôznymi extrúznymi pomermi
Obrázok 3 zobrazuje metalografickú mikroštruktúru pozdĺžnej časti zliatiny hliníkovej zliatiny 6063 s rôznymi extrúznymi pomermi. Štruktúra zŕn tyče s rôznymi extrúznymi pomermi vykazuje rôzne stupne predlžovania alebo vylepšenia. Keď je pomer extrúzie 17, pôvodné zrná sú predĺžené pozdĺž smeru extrúzie, sprevádzané tvorbou malého počtu rekryštalizovaných zŕn, ale zrná sú stále relatívne hrubé, s priemernou veľkosťou zŕn asi 85 μm (obrázok 3A) ; Keď je pomer extrúzie 25, zrná sú vytiahnuté štíhlejšie, počet rekryštalizovaných zŕn sa zvyšuje a priemerná veľkosť zŕn sa znižuje na približne 71 μm (obrázok 3B); Ak je pomer extrúzie 39, s výnimkou malého počtu deformovaných zŕn, mikroštruktúra je v podstate zložená z rovnomerných rekryštalizovaných zŕn nerovnomernej veľkosti, s priemernou veľkosťou zrna asi 60 μm (obrázok 3C); Ak je pomer extrúzie 69, proces dynamického rekryštalizácie je v podstate dokončený, hrubé pôvodné zrná sa úplne transformujú na rovnomerne štruktúrované rekryštalizované zrná a priemerná veľkosť zŕn sa vylepšuje na približne 41 μm (obrázok 3D); Ak je pomer extrúzie 156, s úplným postupom procesu dynamického rekryštalizácie, mikroštruktúra je rovnomernejšia a veľkosť zŕn je výrazne vylepšená na približne 32 μm (obrázok 3E). So zvýšením pomeru extrúzie sa proces dynamickej rekryštalizácie prebieha úplnejšie, zliatinová mikroštruktúra sa stáva rovnomernejšou a veľkosť zŕn je výrazne vylepšená (obrázok 3F).
Obr.3 Metalografická štruktúra a veľkosť zŕn pozdĺžneho úseku 6063 zliat
Obrázok 4 ukazuje inverzné pólové obrázky z zliatiny hliníkovej zliatiny 6063 s rôznymi extrúznymi pomermi pozdĺž smeru extrúzie. Je zrejmé, že mikroštruktúry zliatinových tyčí s rôznymi extrúznymi pomermi spôsobujú zjavnú preferenčnú orientáciu. Keď je pomer extrúzie 17, vytvorí sa slabšia <115>+<100> textúra (obrázok 4A); Ak je pomer extrúzie 39, komponenty textúry sú hlavne silnejšou textúrou a malým množstvom slabých <115> textúry (obrázok 4b); Ak je pomer extrúzie 156, komponenty textúry sú textúrou <100> s výrazne zvýšenou pevnosťou, zatiaľ čo textúra <115> zmizne (obrázok 4C). Štúdie ukázali, že kubické kovy zamerané na tvár tvoria hlavne textúry drôtov počas vytláčania a výkresu. Po vytvorení textúry ukazujú mechanické vlastnosti zliatiny miestnosti zliatiny zjavnú anizotropiu. Pevnosť textúry sa zvyšuje so zvýšením pomeru extrúzie, čo naznačuje, že počet zŕn v určitom smere kryštálov rovnobežne so smerom extrúzie v zliatine sa postupne zvyšuje a zvyšuje sa pozdĺžna pevnosť v ťahu zliatiny. Mechanizmy posilňovania zliatiny 6063 zliatiny zliatiny hliníka zahŕňajú posilnenie jemného zŕn, posilnenie dislokácie, posilnenie textúry atď. V rozsahu procesných parametrov použitých v tejto experimentálnej štúdii, zvýšenie pomeru extrúzie má podporujúci účinok na vyššie uvedené posilňujúce mechanizmy.
Obrázok
Obrázok 5 je histogram ťahových vlastností 6063 zliatiny hliníka po deformácii pri rôznych extrúznych pomeroch. Pevnosť v ťahu obsadenej zliatiny je 170 MPa a predĺženie je 10,4%. Pevnosť v ťahu a predĺženie zliatiny po extrúzii sa významne zlepšia a pevnosť v ťahu a predĺženie sa postupne zvyšujú so zvýšením pomeru extrúzie. Keď je pomer extrúzie 156, pevnosť v ťahu a predĺženie zliatiny dosiahnu maximálnu hodnotu, ktorá je 228 MPa a 26,9%, čo je asi o 34% vyššia ako pevnosť v ťahu zliatiny liatia a asi o 158% viac ako ako o 158% viac ako o 158% viac predĺženie. Pevnosť v ťahu 6063 zliatiny hliníka získaná veľkým extrúznym pomerom je blízko hodnoty pevnosti v ťahu (240 MPa) získanou uhlovou extrúznou uhlovou čiarou 4-priepusť (ECAP), ktorý je oveľa vyšší ako hodnota pevnosti v ťahu (171,1 MPa) získané 1-priechodovým extrúziou ECAP 6063 zliatiny hliníka. Je zrejmé, že veľký extrúzny pomer môže do istej miery zlepšiť mechanické vlastnosti zliatiny.
Zvýšenie mechanických vlastností zliatiny pomocou pomeru extrúzie pochádza hlavne z posilnenia zŕn zŕn. Keď sa pomer extrúzie zvyšuje, zrná sú vylepšené a zvyšuje sa hustota dislokácie. Viac hraníc zŕn na jednotku plochy môže účinne brániť pohybu dislokácií v kombinácii so vzájomným pohybom a zapletením dislokácií, čím sa zlepší sila zliatiny. Čím jemnejšie zrná, tým kľukatejšie sú hranice zŕn a plastická deformácia dispergované vo viacerých zrnách, ktoré nevedú k tvorbe trhlín, nieto šírenie trhlín. Počas procesu zlomenín sa môže absorbovať viac energie, čím sa zlepší plasticita zliatiny.
Obr.5 Vlastnosti v ťahu 6063 zliatiny hliníka po odliatke a extrúzii
Morfológia zliatiny v ťahu po deformácii s rôznymi extrúznymi pomermi je znázornená na obrázku 6. V morfológii zlomenín sa nenašli žiadne jamky (obrázok 6A) a zlomenina sa zložila hlavne z plochých oblastí a trhajúcich sa okrajov. , čo naznačuje, že mechanizmus zlomenín v ťahu zliatiny AS-Cast bol hlavne krehká zlomenina. Morfológia zlomenín zliatiny po extrúzii sa významne zmenila a zlomenina sa skladá z veľkého počtu rovnomerných jamiek, čo naznačuje, že mechanizmus zlomeniny zliatiny po extrúzii sa zmenil z krehkého zlomeniny na ťažnú zlomeninu. Ak je pomer extrúzie malý, jamky sú plytké a veľkosť jamky je veľká a distribúcia je nerovnomerná; Keď sa pomer extrúzie zvyšuje, zvyšuje sa počet jamiek, veľkosť jamky je menšia a distribúcia je rovnomerná (obrázok 6B ~ F), čo znamená, že zliatina má lepšiu plasticitu, ktorá je v súlade s vyššie uvedenými výsledkami testov mechanických vlastností.
3 Záver
V tomto experimente sa účinky rôznych extrúznych pomerov na mikroštruktúru a vlastnosti 6063 zliatiny hliníka analyzovali za podmienky, že veľkosť sochoru, teplota zahrievania ingot a rýchlosť extrúzie zostali nezmenené. Závery sú tieto:
1) Dynamická rekryštalizácia sa vyskytuje u 6063 zliatiny hliníka počas horúceho extrúzie. So zvýšením pomeru extrúzie sú zrná neustále rafinované a zrná predĺžené pozdĺž smeru extrúzie sa transformujú do rovnoprávnených rekryštalizovaných zŕn a pevnosť <100> drôtenej textúry sa nepretržite zvyšuje.
2) V dôsledku účinku posilňovania jemných zŕn sa mechanické vlastnosti zliatiny zlepšujú so zvýšením extrúzneho pomeru. V rozsahu testovacích parametrov, keď je pomer extrúzie 156, pevnosť v ťahu a predĺženie zliatiny dosahujú maximálne hodnoty 228 MPa a 26,9%.
Obr.6 Morfológie zlomenín v ťahu 6063 zliatiny hliníka po odliate a extrúzii
3) Morfológia zlomenín vzorky AS-Cast sa skladá z plochých oblastí a slzných okrajov. Po extrúzii je zlomenina zložená z veľkého počtu rovnomerných jamiek a mechanizmus zlomeniny sa transformuje z krehkej zlomeniny na ťažnú zlomeninu.
Čas príspevku: november-30-2024
