6063 Alumiiniumsulam kuulub madalalt kallitud Al-MG-SI-seeria kuumaravimisse alumiiniumsulamisse. Sellel on suurepärane väljapressimise vormimise jõudlus, hea korrosioonikindlus ja põhjalikud mehaanilised omadused. Seda kasutatakse ka autotööstuses laialdaselt selle kerge oksüdatsiooni värvimise tõttu. Kergete autode suundumuse kiirendamisega on veelgi suurenenud ka 6063 alumiiniumisulami ekstrusioonimaterjali rakendamine autotööstuses.
Ekstrudeeritud materjalide mikrostruktuuri ja omadusi mõjutavad ekstrusiooni kiiruse, ekstrusiooni temperatuuri ja ekstrusiooni suhte kombineeritud mõju. Nende hulgas määrab ekstrusioonisuhte peamiselt ekstrusioonirõhu, tootmise efektiivsuse ja tootmisseadmete abil. Kui ekstrusiooni suhe on väike, on sulami deformatsioon väike ja mikrostruktuuri viimistlus pole ilmne; Ekstrusioonisuhte suurendamine võib terad märkimisväärselt täpsustada, jämeda teise faasi lagundada, saada ühtlase mikrostruktuuri ja parandada sulami mehaanilisi omadusi.
6061 ja 6063 alumiiniumsulamid läbivad ekstrusiooni ajal dünaamilise ümberkristallimise. Kui ekstrusiooni temperatuur on konstantne, kui ekstrusioonisuhe suureneb, väheneb tera suurus, on tugevnemisfaas peeneks hajutatud ning sulami tõmbetugevus ja pikenemine suurenevad vastavalt; Kuid ekstrusioonisuhte suurenedes suureneb ka ekstrusiooniprotsessi jaoks vajalik ekstrusiooniprotsess, põhjustades suuremat termilist toimet, põhjustades sulami sisetemperatuuri tõusu ja toote jõudluse vähenemist. Selles katses uuritakse ekstrusioonisuhte, eriti suure ekstrusiooni suhte mõju 6063 alumiiniumisulami mikrostruktuurile ja mehaanilistele omadustele.
1 eksperimentaalsed materjalid ja meetodid
Eksperimentaalne materjal on 6063 alumiiniumsulam ja keemiline koostis on näidatud tabelis 1. Valuploki algne suurus on φ55 mm × 165 mm ja see töödeldakse väljapressimise toorikuks, mille suurus on φ50 mm × 150 mm pärast homogeenimist Ravi 560 ℃ 6 tundi. Billet kuumutatakse 470 ℃ -ni ja hoitakse soojas. Ekstrusiooni tünni eelsoojendamise temperatuur on 420 ℃ ja vormi eelsoojendamise temperatuur on 450 ℃. Kui ekstrusiooni kiirus (ekstrusiooni varda liikumissagedus) v = 5 mm/s jääb muutumatuks, viiakse läbi 5 rühma erinevate ekstrusioonisuhte testidest ja ekstrusioonisuhted r on 17 (vastavad stantsi augu läbimõõdule d = 12 mm), 12 mm) 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) ja 156 (d = 4 mm).
Tabel 1 6063 Al -sulami keemilised koostised (WT/%)
Pärast liivapaberi lihvimist ja mehaanilist poleerimist söövitati metallograafilisi proove HF-reagendiga mahuosaga 40% umbes 25 sekundi jooksul ja proovide metallograafilist struktuuri täheldati LEICA-5000 optilisel mikroskoobil. Pinnapinge kihi eemaldamiseks lõigati välja ekstrudeeritud varda pikisuunalise lõigu keskpunktist 10 mm × 10 mm suurune tekstuurianalüüsi proov. Kolme kristalltasapinna {111}, {200} ja {220} mittetäielikud pooluse kujud mõõdeti valimi X′pert Pro MRD röntgendifraktsioonianalüsaatori abil ning tekstuuriandmeid töödeldi ja analüüsiti ja analüüsiti X′perti andmevaate ja X′perti tekstuuritarkvara järgi.
Valatud sulami tõmbeproov võeti valuploki keskelt ja tõmbeproov lõigati pärast ekstrusiooni ekstrusiooni suunas. Mõõtepiirkonna suurus oli φ4 mm × 28 mm. Tõmbekatse viidi läbi SANS CMT5105 universaalse materjali testimismasina abil, mille tõmbekiirus oli 2 mm/min. Kolme standardproovi keskmine väärtus arvutati mehaaniliste omaduste andmetena. Tõmbeproovide luumurdude morfoloogiat täheldati vähese suurendamisega skaneeriva elektronmikroskoobi abil (Quanta 2000, FEI, USA).
2 tulemusi ja arutelu
Joonisel 1 on näidatud AS-CAST 6063 alumiiniumisulami metallograafiline mikrostruktuur enne ja pärast homogeniseerimist. Nagu on näidatud joonisel 1A, varieeruvad AS-valatud mikrostruktuuri α-AL terad suurus, suur arv retikulaarseid β-al9fe2si2 faase kogunevad terade piiridele ja terades on suur hulk granuleeritud MG2SI faase. Pärast valuploki homogeniseerimist temperatuuril 560 ℃ 6 tundi, mittetasakaaluline eutektiline faas sulami dendriitide vahel järk-järgult lahustunud, sulami elemendid lahustusid maatriksisse, oli mikrostruktuur ühtlane ja keskmine tera suurus oli umbes 125 μm (joonis 1B joonis 1B. ).
Enne homogeniseerimist
Pärast ravi ühendamist temperatuuril 600 ° C 6 tundi
Joonis 1 6063 alumiiniumisulami metallograafiline struktuur enne ja pärast homogeniseerimisravi
Joonis 2 näitab 6063 alumiiniumsulamiribade välimust erinevate väljapressimiste suhetega. Nagu on näidatud joonisel 2, on erinevate ekstrusioonisuhetega ekstrudeeritud 6063 alumiiniumsulamiriba pinnakvaliteet, eriti kui ekstrusioonisuhe suurendatakse 156 -ni (vastab riba väljapressimiskiirusele 48 m/min) Ekstrusioonidefektid, nagu praod ja koorimine riba pinnal, mis näitab, et 6063 alumiiniumsulamist on ka hea kuum ekstrusioon, mis moodustab jõudluse suure kiiruse ja suure väljapressimise suhte korral.
Joonis 2 6063 alumiiniumsulami varda välimus erinevate väljapressimiste suhtega
Joonisel 3 on näidatud erinevate ekstrusioonisuhetega 6063 alumiiniumsulamiriba pikisuunalise lõigu metallograafiline mikrostruktuur. Erinevate ekstrusioonisuhetega riba terade struktuur näitab erinevat pikenemist või viimistlust. Kui ekstrusioonisuhe on 17, pikendatakse algsed terad piki ekstrusiooni suunas, millele on lisatud väikese arvu ümberkristalliseeritud terade moodustumine, kuid terad on endiselt suhteliselt jämedad, keskmise tera suurusega umbes 85 μm (joonis 3A) ;; Kui ekstrusioonisuhe on 25, tõmmatakse terad saledamaks, rekristalliseeritud terade arv suureneb ja keskmine tera suurus väheneb umbes 71 μm (joonis 3B); Kui ekstrusioonisuhe on 39, välja arvatud väike arv deformeerunud teravilja, koosneb mikrostruktuur põhimõtteliselt ebaühtlase suurusega võrdsustatud ümberkristallitud teradest, keskmise tera suurusega umbes 60 μm (joonis 3C); Kui ekstrusioonisuhe on 69, on dünaamiline ümberkristallimisprotsess põhimõtteliselt lõpule viidud, jämedad algsed terad on täielikult muudetud ühtlaselt struktureeritud rekristalliseeritud teradeks ja keskmise tera suurus rafineeritakse umbes 41 μm -ni (joonis 3D); Kui ekstrusioonisuhe on 156, koos dünaamilise ümberkristallimisprotsessi täieliku arenguga on mikrostruktuur ühtlasem ja tera suurus on tunduvalt rafineeritud umbes 32 μm (joonis 3E). Ekstrusioonisuhte suurenemisega kulgeb dünaamiline ümberkristallimisprotsess põhjalikumalt, sulami mikrostruktuur muutub ühtlasemaks ja tera suurus on märkimisväärselt täpsustatud (joonis 3F).
Joonis 3 6063 alumiiniumsulamisvardade pikisuunalise lõigu metallograafiline struktuur ja tera suurus erinevate väljapressimiste suhtega
Joonisel 4 on näidatud 6063 alumiiniumsulamiriba pöördpooluse arv, millel on erinevad ekstrusioonisuhted piki ekstrusiooni suunas. On näha, et erinevate väljapressimissuhetega sulamribade mikrostruktuurid annavad kõik ilmselgele eelistatavale orientatsioonile. Kui väljapressimine on 17, moodustub nõrgem <115>+<100> tekstuur (joonis 4A); Kui väljapressimine on 39, on tekstuuri komponendid peamiselt tugevam <100> tekstuur ja väike kogus nõrka <115> tekstuuri (joonis 4B); Kui väljapressimine on 156, on tekstuuri komponendid märkimisväärselt suurenenud tugevusega <100> tekstuur, samas kui <115> tekstuur kaob (joonis 4C). Uuringud on näidanud, et näokesksed kuupmetallid moodustavad ekstrusiooni ja joonistamise ajal peamiselt traadi tekstuurid <111> ja <100>. Kui tekstuur on moodustunud, näitavad sulami toatemperatuuril mehaanilised omadused ilmselget anisotroopiat. Tekstuuri tugevus suureneb koos ekstrusioonisuhte suurenemisega, mis näitab, et sulami ekstrusioonisuunaga paralleelselt paralleelse terade terade arv suureneb järk -järgult ja sulami pikisuunaline tõmbetugevus suureneb. 6063 alumiiniumsulami kuuma ekstrusioonimaterjalide tugevdamismehhanismid hõlmavad peenetera tugevdamist, dislokatsiooni tugevdamist, tekstuuri tugevdamist jne. Selles eksperimentaalses uuringus kasutatud protsessiparameetrite vahemikus on ekstrusioonisuhte suurendamine soodustav mõju ülaltoodud tugevdamismehhanismidele.
Joonis 4 6063 alumiiniumsulami varda pöördpooluse diagramm, millel on erinevad ekstrusioonisuhed piki ekstrusiooni suunas
Joonis 5 on 6063 alumiiniumsulami tõmbeomaduste histogramm pärast deformatsiooni erinevatel ekstrusioonisuhetel. Valatud sulami tõmbetugevus on 170 MPa ja pikenemine 10,4%. Sulami tõmbetugevus ja pikenemine pärast ekstrusiooni on märkimisväärselt paranenud ning tõmbetugevus ja pikenemine suurenevad järk -järgult ekstrusioonisuhte suurenemisega. Kui ekstrusioonisuhe on 156, saavutavad sulami tõmbetugevus ja pikenemine maksimaalse väärtuse, mis on vastavalt 228 MPa ja 26,9%, mis on umbes 34% suurem kui valatud sulami tõmbetugevus ja umbes 158% kõrgem kui 158% kõrgem kui 158% pikenemine. Suure väljapressimise suhte abil saadud 6063 alumiiniumsulami tõmbetugevus on lähedal tõmbetugevuse väärtusele (240 MPa), mis on saadud 4-käigulise võrdse kanali nurga väljapressimisega (ECAP), mis on palju suurem kui tõmbetugevuse väärtus (171,1 MPa) Saadud 1-üle-ECAPi ekstrusiooniga 6063 alumiiniumsulamist. On näha, et suur ekstrusioonisuhe võib teatud määral parandada sulami mehaanilisi omadusi.
Sulami mehaaniliste omaduste suurendamine ekstrusioonisuhte abil tuleneb peamiselt terade viimistlemise tugevdamisest. Kui ekstrusioonisuhe suureneb, rafineeritakse terad ja dislokatsiooni tihedus suureneb. Rohkem teraviljapiire piirkonna ühiku kohta võib tõhusalt takistada nihestuste liikumist koos dislokatsioonide vastastikuse liikumise ja takerdumisega, parandades seeläbi sulami tugevust. Mida peenemad terad, seda piinavamad on terade piirid ja plastist deformatsiooni võib hajutada rohkematesse teradesse, mis ei soodusta pragude moodustumist, rääkimata pragude levikust. Murdprotsessis saab imenduda rohkem energiat, parandades seeläbi sulami plastilisust.
Joonis 5 6063 alumiiniumsulami tõmbeomadused pärast valamist ja ekstrusiooni
Sulami tõmbemurdude morfoloogia pärast deformatsiooni erinevate ekstrusioonisuhetega on näidatud joonisel 6. As-valatud proovi luumurdude morfoloogias (joonis 6A) ei leitud ja luumurd koosnes peamiselt lamedatest piirkondadest ja rebenevast servadest. , mis näitab, et As-valatud sulami tõmbemurdude mehhanism oli peamiselt habras luumurd. Sulami luumurdude morfoloogia pärast ekstrusiooni on märkimisväärselt muutunud ja luumurd koosneb suurest hulgast võrdsusega hämadest, mis näitab, et sulami luumurdude mehhanism pärast ekstrusiooni on muutunud haprast luumurdudest elastse murruni. Kui ekstrusiooni suhe on väike, on tuhmid madalad ja tuhmi suurus suur ning jaotus on ebaühtlane; Kui ekstrusioonisuhe suureneb, suureneb tuhmide arv, on tuhmi suurus väiksem ja jaotus on ühtlane (joonis 6B ~ F), mis tähendab, et sulamil on parem plastilisus, mis on kooskõlas ülaltoodud mehaaniliste omaduste testi tulemustega.
3 järeldus
Selles katses analüüsiti erinevate ekstrusioonisuhete mõju 6063 alumiiniumisulami mikrostruktuurile ja omadustele tingimusel, et tooriku suurust, valuploki kuumutamise temperatuuri ja ekstrusiooni kiirus jäid muutumatuks. Järeldused on järgmised:
1) Dünaamiline ümberkristallimine toimub kuuma väljapressimise ajal 6063 alumiiniumisulamist. Ekstrusioonisuhte suurenemisega rafineeritakse terad pidevalt ja piki ekstsioonisuunda piklik terad muudetakse võrdsusega ümberkristalliseeritud teradeks ja <100> traadi tekstuuri tugevus suureneb pidevalt.
2) Peen tera tugevnemise mõju tõttu parandatakse sulami mehaanilisi omadusi koos ekstrusioonisuhte suurenemisega. Katseparameetrite vahemikus, kui ekstrusioonisuhe on 156, saavutavad sulami tõmbetugevus ja pikenemine vastavalt maksimaalsete väärtuste väärtus vastavalt 228 MPa ja 26,9%.
Joonis 6 6063 alumiiniumsulami tõmbemurdude morfoloogiad pärast valamist ja ekstrusiooni
3) AS-valatud proovi luumurdude morfoloogia koosneb tasastest aladest ja pisarate servadest. Pärast ekstrusiooni koosneb luumurd suurest hulgast võrdsusega tuhmidest ja luumurdude mehhanism muundatakse rabedast luumurrust kõrgtuvaks.
Postiaeg: 30.-30.-20124
