6063 Алуминиева сплав принадлежи към ниско-слепената AL-MG-SI серия от топлинна алуминиева сплав. Той има отлични характеристики на формоване на екструдиране, добра устойчивост на корозия и всеобхватни механични свойства. Той се използва и в автомобилната индустрия поради лесното си окисляване. С ускорението на тенденцията на леките автомобили, прилагането на 6063 алуминиеви екструзионни материали в автомобилната индустрия също се увеличи допълнително.
Микроструктурата и свойствата на екструдираните материали се влияят от комбинираните ефекти от скоростта на екструзия, температурата на екструзия и съотношението на екструзия. Сред тях коефициентът на екструзия се определя главно от налягането на екструзия, ефективността на производството и производственото оборудване. Когато съотношението на екструзия е малко, деформацията на сплавта е малка и усъвършенстването на микроструктурата не е очевидно; Увеличаването на коефициента на екструзия може значително да усъвършенства зърната, да разчупи грубата втора фаза, да получи равномерна микроструктура и да подобри механичните свойства на сплавта.
6061 и 6063 алуминиеви сплави претърпяват динамична рекристализация по време на процеса на екструзия. Когато температурата на екструзия е постоянна, тъй като коефициентът на екструзия се увеличава, размерът на зърното намалява, фазата на укрепване се диспергира фино и якостта на опън и удължаването на сплавта се увеличава съответно; Въпреки това, с увеличаването на коефициента на екструзия, силата на екструзия, необходима за процеса на екструзия, също се увеличава, което води до по -голям топлинен ефект, което води до повишаване на вътрешната температура на сплавта и работата на продукта намалява. Този експеримент изследва ефекта на съотношението на екструзия, особено голямото съотношение на екструзия, върху микроструктурата и механичните свойства на 6063 алуминиева сплав.
1 Експериментални материали и методи
Експерименталният материал е 6063 алуминиева сплав, а химичният състав е показан в таблица 1. Първоначалният размер на слината е φ55 mm × 165 mm и се преработва в заготовка на екструзия с размер φ50 mm × 150 mm след хомогенизация лечение при 560 ℃ за 6 h. Заготовката се отоплява до 470 ℃ и се поддържа топло. Температурата на предварително загряване на цевта на екструдиране е 420 ℃, а температурата на предварително загряване на формата е 450 ℃. Когато скоростта на екструдиране (скорост на движение на пръта за екструдиране) V = 5 mm/s остава непроменена, се провеждат 5 групи с различни тестове за съотношение на екструзия, а съотношенията на екструзия R са 17 (съответстващи на диаметъра на отвора на матрицата D = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) и 156 (d = 4 mm).
Таблица 1 Химически състави от 6063 ал сплав (WT/%)
След смилане на шкурка и механично полиране, металографските проби бяха оформени с HF реагент с обемна фракция 40% за около 25 s, а металографската структура на пробите се наблюдава върху оптичен микроскоп Leica-5000. Проба за анализ на текстурата с размер 10 mm × 10 mm беше изрязана от центъра на надлъжната секция на екструдирания прът и бяха извършени механично смилане и офорт за отстраняване на слоя на повърхностното напрежение. Непълните фигури на полюс на трите кристални равнини {111}, {200} и {220} на пробата бяха измерени от анализатора на рентгеновата дифракция на X'pert Pro MRD на Panalytical Company и данните за текстурата се обработват и анализират от X'pert Изглед на данни и софтуер за текстура на X'pert.
Екземплярът на опън на отливащата сплав е взет от центъра на слината и образецът на опън се изрязва по посоката на екструзия след екструзия. Размерът на площта на габаритите е φ4 mm × 28 mm. Тестът на опън се провежда с помощта на универсална машина за тестване на материали SANS CMT5105 със скорост на опън 2 mm/min. Средната стойност на трите стандартни образци се изчислява като данни за механичните свойства. Морфологията на счупването на образците на опън се наблюдава с помощта на нискомагнитен сканиращ електронен микроскоп (Quanta 2000, FEI, САЩ).
2 резултати и дискусии
Фигура 1 показва металографската микроструктура на алуминиевата сплав AS-Cast 6063 преди и след хомогенизация. Както е показано на фигура 1А, α-Al зърната в микроструктурата As-Cast варира по размер, голям брой ретикуларни β-AL9FE2SI2 фази се събират на границите на зърното и вътре в зърната съществуват голям брой гранулирани фази на Mg2si. След хомогенизирането на ингота при 560 ℃ в продължение на 6 часа, нееквалибричната евтектична фаза между сплавта дендрити постепенно се разтваря, сплавните елементи се разтварят в матрицата, микроструктурата е равномерна, а средният размер на зърното е около 125 µm (Фигура 1В е равномерно, а средният размер на зърното е около 125 µm (Фигура 1В е равномерно, а средният размер на зърното е около 125 µm (Фигура 1В е равномерно, а средният размер на зърното е около 125 µm (Фигура 1В е равномерно, а средният размер на зърното е около 125 µm (Фигура 1В е равномерно, а средният размер на зърното е около 125 µm (Фигура 1В е равномерно, а средният размер на зърното е около 125 µm (Фигура 1В е равномерно, а средният размер на зърното е около 125 µm (Фигура 1B ).
Преди хомогенизация
След еднократно лечение при 600 ° С в продължение на 6 часа
Фиг.1 Металографска структура на 6063 алуминиева сплав преди и след лечение с хомогенизация
Фигура 2 показва появата на алуминиеви ленти от 6063 алуминиеви сплави с различни съотношения на екструзия. Както е показано на фигура 2, качеството на повърхността от 6063 алуминиеви легирани ленти, екструдирани с различни съотношения на екструзия, е добро, особено когато съотношението на екструзия се увеличи до 156 (съответстващо на скоростта на изхода на екструзия на лентата 48 m/min), все още няма не Дефекти на екструзия като пукнатини и пилинг на повърхността на щангата, което показва, че 6063 алуминиева сплав също има добра характеристика на горещо екструдиране при висока скорост и голяма екструзия съотношение.
Фиг.
Фигура 3 показва металографската микроструктура на надлъжната секция на алуминиевата лента с алуминиева сплав 6063 с различни съотношения на екструзия. Структурата на зърното на щангата с различни съотношения на екструзия показва различни степени на удължение или усъвършенстване. Когато коефициентът на екструзия е 17, оригиналните зърна се удължават по посоката на екструзия, придружени от образуването на малък брой прекристализирани зърна, но зърната все още са сравнително груби, със среден размер на зърното от около 85 μm (Фигура 3А) ; Когато съотношението на екструзия е 25, зърната се изтегля по -стройно, броят на прекристализираните зърна се увеличава и средният размер на зърното намалява до около 71 μm (Фигура 3В); Когато съотношението на екструзия е 39, с изключение на малък брой деформирани зърна, микроструктурата е основно съставена от приравнени прекристализирани зърна с неравномерен размер, със среден размер на зърното около 60 μm (Фигура 3в); Когато съотношението на екструзия е 69, динамичният процес на прекристализация е завършен основно, грубите оригинални зърна са напълно трансформирани в равномерно структурирани рекристализирани зърна и средният размер на зърното се прецизира до около 41 µm (Фигура 3D); Когато съотношението на екструзия е 156, с пълния напредък на динамичния процес на прекристализация, микроструктурата е по -равномерна, а размерът на зърното е значително усъвършенстван до около 32 μm (Фигура 3Е). С увеличаването на коефициента на екструзия динамичният процес на прекристализация протича по -пълно, сплавта микроструктура става по -равномерна, а размерът на зърното е значително усъвършенстван (Фигура 3F).
Фиг.
Фигура 4 показва обратните полюсни фигури на алуминиеви ленти от 6063 алуминиеви сплави с различни съотношения на екструзия по протежение на екструзионната посока. Вижда се, че микроструктурите на легирани пръти с различни коефициенти на екструзия всички произвеждат очевидна преференциална ориентация. Когато коефициентът на екструзия е 17, се образува по -слаба <115>+<10> текстура (Фигура 4а); Когато съотношението на екструзия е 39, компонентите на текстурата са главно по -силната <10> текстура и малко количество слаба <115> текстура (Фигура 4В); Когато съотношението на екструзия е 156, компонентите на текстурата са <10> текстурата със значително повишена якост, докато текстурата <115> изчезва (Фигура 4в). Проучванията показват, че кубичните метали, ориентирани към лицето, се образуват главно <111> и <10> телени текстури по време на екструзия и рисуване. След като се образува текстурата, механичните свойства на стайната температура на сплавта показват очевидна анизотропия. Силата на текстурата се увеличава с увеличаването на коефициента на екструзия, което показва, че броят на зърната в определена кристална посока, успоредна на посоката на екструзия в сплавта, постепенно се увеличава и надлъжната якост на опън на сплавта се увеличава. Укрепващите механизми на 6063 алуминиеви сплави горещи екструзионни материали включват фино укрепване на зърното, укрепване на дислокацията, укрепване на текстурата и др. В обхвата на параметрите на процеса, използвани в това експериментално проучване, увеличаването на съотношението на екструзия има насърчаващ ефект върху горните механизми за укрепване.
Фиг.
Фигура 5 е хистограма на свойствата на опън на 6063 алуминиева сплав след деформация при различни съотношения на екструзия. Якостта на опън на отливащата сплав е 170 MPa, а удължението е 10,4%. Якостта на опън и удължаването на сплавта след екструзия са значително подобрени, а якостта на опън и удължаването постепенно се увеличават с увеличаването на съотношението на екструзия. Когато коефициентът на екструзия е 156, якостта на опън и удължаването на сплавта достига максимална стойност, които са съответно 228 MPa и 26,9%, което е с около 34% по -висока от якостта на опън на отливката и около 158% по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от по -висока от от 158% по -висока от от 158% по -висока, отколкото по -висока от 158% по -висока, отколкото около 158% по -висока, отколкото около 158% по -висока от опънната сплав и около 158% по -висока удължението. Якостта на опън на алуминиевата сплав 6063, получена чрез голямо съотношение на екструзия, е близка до стойността на якостта на опън (240 MPa), получена от 4-пропускащ равен канал ъглова екструзия (ECAP), което е много по-високо от стойността на якостта на опън (171,1 mPa) Получава се чрез 1-пропаст ECAP екструзия на 6063 алуминиева сплав. Вижда се, че голямото съотношение на екструзия може да подобри механичните свойства на сплавта до известна степен.
Подобряването на механичните свойства на сплавта чрез съотношение на екструзия идва главно от укрепване на усъвършенстването на зърното. С увеличаването на коефициента на екструзия зърната се усъвършенства и плътността на дислокацията се увеличава. Повече граници на зърното на единица площ могат ефективно да попречат на движението на дислокациите, съчетани с взаимното движение и заплитането на дислокациите, като по този начин подобряват силата на сплавта. Колкото по -фини са зърната, толкова по -мъчителни граници на зърното и пластмасовата деформация могат да бъдат разпръснати в повече зърна, което не е благоприятно за образуването на пукнатини, камо ли за разпространението на пукнатини. По време на процеса на счупване може да се абсорбира повече енергия, като по този начин се подобри пластичността на сплавта.
Фиг.5 Свойства на опън на 6063 алуминиева сплав след отливка и екструзия
Морфологията на счупването на опън на сплавта след деформация с различни съотношения на екструзия е показана на фигура 6. Не са открити трапчинки в морфологията на счупването на пробата As-Cast (Фигура 6А), а фрактурата се състои главно от плоски зони и разкъсващи ръбове , показвайки, че механизмът на счупване на опън на сплавта с ас-лап е главно крехка фрактура. Морфологията на счупването на сплавта след екструзия се е променила значително и фрактурата е съставена от голям брой равновесни трапчинки, което показва, че механизмът на счупване на сплавта след екструзия се е променил от чуплива фрактура към пластична фрактура. Когато коефициентът на екструзия е малък, трапчините са плитки, а размерът на трапчинка е голям, а разпределението е неравномерно; С увеличаването на съотношението на екструзия броят на трапчините се увеличава, размерът на трапчинка е по -малък, а разпределението е равномерно (Фигура 6В ~ F), което означава, че сплавта има по -добра пластичност, което е в съответствие с резултатите от тестовете за механични свойства по -горе.
3 Заключение
В този експеримент ефектите на различни съотношения на екструзия върху микроструктурата и свойствата на 6063 алуминиева сплав са анализирани при условие, че размерът на заготовката, температурата на нагряване на сливането и скоростта на екструзия остават непроменени. Заключенията са както следва:
1) Динамичната рекристализация се осъществява в алуминиева сплав от 6063 по време на гореща екструзия. С увеличаването на коефициента на екструзия зърната се усъвършенства непрекъснато, а зърната, удължени по посоката на екструзия, се трансформират в приравнени прекристализирани зърна и силата на <100> телена текстура се увеличава непрекъснато.
2) Поради ефекта на финото укрепване на зърното, механичните свойства на сплавта се подобряват с увеличаването на коефициента на екструзия. В рамките на тестовите параметри, когато съотношението на екструзия е 156, якостта на опън и удължаването на сплавта достига максимални стойности съответно 228 MPa и 26,9%.
Фиг.
3) Морфологията на счупването на екземпляра As-Cast е съставена от плоски зони и разкъсвания. След екструзия фрактурата се състои от голям брой приравнени трапчинки и механизмът на счупване се трансформира от чуплива фрактура в пластична фрактура.
Време за публикация: 30-2024 ноември
