6063 Aluminiumslegering tilhører den lavlegerte al-MG-Si-serien varmebehandlbar aluminiumslegering. Den har utmerket ytelse av ekstrudering, god korrosjonsmotstand og omfattende mekaniske egenskaper. Det er også mye brukt i bilindustrien på grunn av sin enkle oksidasjonsfarging. Med akselerasjonen av trenden med lette biler, har anvendelsen av 6063 aluminiumslegeringsmuligheter i bilindustrien også økt ytterligere.
Mikrostrukturen og egenskapene til ekstruderte materialer påvirkes av de kombinerte effektene av ekstruderingshastighet, ekstruderingstemperatur og ekstruderingsforhold. Blant dem bestemmes ekstruderingsforholdet hovedsakelig av ekstruderingstrykk, produksjonseffektivitet og produksjonsutstyr. Når ekstruderingsforholdet er lite, er legeringsdeformasjonen liten og mikrostrukturforfiningen er ikke åpenbar; Å øke ekstruderingsforholdet kan foredle kornene betydelig, bryte opp den grove andre fasen, oppnå en jevn mikrostruktur og forbedre de mekaniske egenskapene til legeringen.
6061 og 6063 aluminiumslegeringer gjennomgår dynamisk omkrystallisering under ekstruderingsprosessen. Når ekstruderingstemperaturen er konstant, når ekstruderingsforholdet øker, reduseres kornstørrelsen, styrkingsfasen er fint spredt, og strekkfastheten og forlengelsen av legeringen øker deretter; Når ekstruderingsforholdet øker, øker imidlertid ekstruderingskraften som kreves for ekstruderingsprosessen, noe som fører til en større termisk effekt, noe som fører til at den indre temperaturen i legeringen stiger, og ytelsen til produktet til å avta. Dette eksperimentet studerer effekten av ekstruderingsforhold, spesielt stort ekstruderingsforhold, på mikrostrukturen og mekaniske egenskaper på 6063 aluminiumlegering.
1 eksperimentelle materialer og metoder
Det eksperimentelle materialet er 6063 aluminiumslegering, og den kjemiske sammensetningen er vist i tabell 1. Den opprinnelige størrelsen på INGOT er φ55 mm × 165 mm, og det blir behandlet til en ekstruderingsbillet med en størrelse på φ50 mm × 150 mm etter homogenisering behandling ved 560 ℃ i 6 timer. Billetten er oppvarmet til 470 ℃ og holdes varm. Forvarmingstemperaturen på ekstruderingsfatet er 420 ℃, og forvarmingstemperaturen på formen er 450 ℃. Når ekstruderingshastigheten (ekstruderingsstangens bevegelige hastighet) V = 5 mm/s forblir uendret, utføres 5 grupper av forskjellige ekstruderingsforholdstester 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) og 156 (d = 4 mm).
Tabell 1 Kjemiske sammensetninger av 6063 Al -legering (vekt/%)
Etter sandpapirsliping og mekanisk polering ble de metallografiske prøvene etset med HF-reagens med en volumfraksjon på 40% i omtrent 25 sekunder, og den metallografiske strukturen til prøvene ble observert på et Leica-5000 optisk mikroskop. En teksturanalyseprøve med en størrelse på 10 mm × 10 mm ble kuttet fra midten av den langsgående delen av den ekstruderte stangen, og mekanisk sliping og etsing ble utført for å fjerne overflatespenningslaget. De ufullstendige polfigurene for de tre krystallplanene {111}, {200} og {220} av prøven ble målt ved X′pert Pro MRD røntgenstrålediffraksjonsanalysator av panalytisk selskap, og teksturdataene ble behandlet og analysert av X′pert Data View og X′pert Texture Software.
Strekkprøven til støpt legering ble hentet fra midten av ingot, og strekkprøven ble kuttet langs ekstruderingsretning etter ekstrudering. Størrelsen på måleområdet var φ4 mm × 28 mm. Strekkprøven ble utført ved bruk av en SANS CMT5105 universell testmaskin med en strekkhastighet på 2 mm/min. Gjennomsnittsverdien av de tre standardprøvene ble beregnet som de mekaniske egenskapsdataene. Bruddmorfologien til strekkprøvene ble observert ved bruk av et lavmagnifiseringsskanningselektronmikroskop (Quanta 2000, FEI, USA).
2 resultater og diskusjon
Figur 1 viser den metallografiske mikrostrukturen til den cast 6063 aluminiumslegering før og etter homogeniseringsbehandling. Som vist i figur 1A, varierer a-Al-kornene i støpt mikrostruktur i størrelse, et stort antall retikulære β-Al9Fe2SI2-faser samles ved korngrensene, og et stort antall granulære Mg2SI-faser eksisterer inne i kornene. Etter at INGOT ble homogenisert ved 560 ℃ i 6 timer, ble den ikke-likevente eutektiske fasen mellom legeringsteknittene gradvis oppløst, legeringselementene oppløst i matrisen, mikrostrukturen var ensartet, og den gjennomsnittlige kornstørrelsen var omtrent 125 μm (figur 1B ).
Før homogenisering
Etter uniformisert behandling ved 600 ° C i 6 timer
Fig.1 Metallografisk struktur av 6063 aluminiumslegering før og etter homogeniseringsbehandling
Figur 2 viser utseendet til 6063 aluminiumslegeringsstenger med forskjellige ekstruderingsforhold. Som vist i figur 2, er overflatekvaliteten på 6063 aluminiumslegeringsstenger ekstrudert med forskjellige ekstruderingsforhold bra, spesielt når ekstruderingsforholdet er økt til 156 (tilsvarer stangutløpshastigheten på 48 m/min), det er fortsatt NO Ekstruderingsdefekter som sprekker og peeling på overflaten av stangen, noe som indikerer at 6063 aluminiumslegering også har god varm ekstrudering som danner ytelse under høy hastighet og stor ekstrudering forhold.
Fig.2 Utseende på 6063 aluminiumslegeringsstenger med forskjellige ekstruderingsforhold
Figur 3 viser den metallografiske mikrostrukturen i den langsgående delen av 6063 aluminiumslegeringsstang med forskjellige ekstruderingsforhold. Kornstrukturen til stangen med forskjellige ekstruderingsforhold viser forskjellige grader av forlengelse eller foredling. Når ekstruderingsforholdet er 17, er de originale kornene langstrakt langs ekstruderingsretningen, ledsaget av dannelsen av et lite antall omkrystalliserte korn, men kornene er fremdeles relativt grove, med en gjennomsnittlig kornstørrelse på omtrent 85 μm (figur 3A) ; Når ekstruderingsforholdet er 25, trekkes kornene mer smale, antallet omkrystalliserte korn øker, og den gjennomsnittlige kornstørrelsen synker til omtrent 71 μm (figur 3B); Når ekstruderingsforholdet er 39, bortsett fra et lite antall deformerte korn, er mikrostrukturen i utgangspunktet sammensatt av likeverdige rekrystalliserte korn av ujevn størrelse, med en gjennomsnittlig kornstørrelse på omtrent 60 um (figur 3C); Når ekstruderingsforholdet er 69, er den dynamiske omkrystalliseringsprosessen i utgangspunktet fullført, de grove originale kornene har blitt fullstendig transformert til jevn strukturert omkrystalliserte korn, og den gjennomsnittlige kornstørrelsen er foredlet til omtrent 41 μm (figur 3D); Når ekstruderingsforholdet er 156, med full fremgang av den dynamiske omkrystalliseringsprosessen, er mikrostrukturen mer jevn, og kornstørrelsen er i stor grad foredlet til omtrent 32 um (figur 3E). Med økningen av ekstruderingsforholdet blir den dynamiske rekrystalliseringsprosessen mer fullstendig, legeringsmikrostrukturen blir mer ensartet, og kornstørrelsen er betydelig raffinert (figur 3F).
Fig.3 Metallografisk struktur og kornstørrelse på langsgående seksjon av 6063 aluminiumslegeringsstenger med forskjellige ekstruderingsforhold
Figur 4 viser de omvendte polfigurene av 6063 aluminiumslegeringsstenger med forskjellige ekstruderingsforhold langs ekstruderingsretningen. Det kan sees at mikrostrukturene til legeringsstenger med forskjellige ekstruderingsforhold alle gir åpenbar preferansemål. Når ekstruderingsforholdet er 17, dannes det en svakere <115>+<100> tekstur (figur 4A); Når ekstruderingsforholdet er 39, er teksturkomponentene hovedsakelig den sterkere <100> tekstur og en liten mengde svak <115> tekstur (figur 4B); Når ekstruderingsforholdet er 156, er teksturkomponentene <100> tekstur med betydelig økt styrke, mens <115> tekstur forsvinner (figur 4C). Studier har vist at ansiktssentrerte kubikkmetaller hovedsakelig dannes <111> og <100> trådstrukturer under ekstrudering og tegning. Når tekstur er dannet, viser de legering av romtemperaturens mekaniske egenskaper åpenbar anisotropi. Teksturstyrken øker med økningen av ekstruderingsforholdet, noe som indikerer at antall korn i en viss krystallretning parallelt med ekstruderingsretningen i legeringen øker gradvis, og den langsgående strekkfastheten til legeringen øker. Styrkingsmekanismene for 6063 aluminiumslegering av varme ekstruderingsmaterialer inkluderer styrking av finkorn, styrking av dislokasjon, styrking av tekstur, etc. Innenfor området for prosessparametere som brukes i denne eksperimentelle studien, har du ekstruderingsforholdet en promoterende effekt på de ovennevnte styrkemekanismene.
Fig.4 Omvendt poldiagram over 6063 aluminiumslegeringsstenger med forskjellige ekstruderingsforhold langs ekstruderingsretningen
Figur 5 er et histogram av strekkegenskapene til 6063 aluminiumlegering etter deformasjon ved forskjellige ekstruderingsforhold. Strekkfastheten til støpt legering er 170 MPa og forlengelsen er 10,4%. Strekkfastheten og forlengelsen av legeringen etter ekstrudering er betydelig forbedret, og strekkfastheten og forlengelsen øker gradvis med økningen av ekstruderingsforholdet. Når ekstruderingsforholdet er 156, når strekkfastheten og forlengelsen av legeringen den maksimale verdien, som er henholdsvis 228 MPa og 26,9%, som er omtrent 34% høyere enn strekkfastheten til støpt legering og omtrent 158% høyere enn forlengelsen. Strekkfastheten til 6063 aluminiumslegering oppnådd ved et stort ekstruderingsforhold er nær strekkfasthetsverdien (240 MPa) oppnådd ved 4-pass lik kanalvinkel ekstrudering (ECAP), som er mye høyere enn strekkfasthetsverdien (171,1 MPa) oppnådd ved 1-Pass ECAP-ekstrudering av 6063 aluminiumslegering. Det kan sees at et stort ekstruderingsforhold kan forbedre de mekaniske egenskapene til legeringen til en viss grad.
Forbedringen av de mekaniske egenskapene til legeringen ved ekstruderingsforhold kommer hovedsakelig fra styrking av kornforfining. Når ekstruderingsforholdet øker, blir kornene foredlet og dislokasjonstettheten øker. Flere korngrenser per arealenhet kan effektivt hindre bevegelsen av dislokasjoner, kombinert med gjensidig bevegelse og sammenfiltring av dislokasjoner, og dermed forbedre styrken til legeringen. Jo finere korn, jo mer kronglete korngrensene, og plastisk deformasjon kan spres i flere korn, noe som ikke bidrar til dannelse av sprekker, enn si utbredelse av sprekker. Mer energi kan tas opp under bruddprosessen, og dermed forbedre plastisiteten til legeringen.
Fig.5 Strekkegenskaper på 6063 aluminiumslegering etter støping og ekstrudering
Strekkbruddsmorfologien til legeringen etter deformasjon med forskjellige ekstruderingsforhold er vist i figur 6. Ingen huler ble funnet i bruddmorfologien til den støpt prøven (figur 6A), og bruddet var hovedsakelig sammensatt av flate områder og rivekanter , som indikerer at strekkfrakturmekanismen til den støpte legeringen hovedsakelig var sprø brudd. Bruddmorfologien til legeringen etter ekstrudering har endret seg betydelig, og bruddet er sammensatt av et stort antall ekviatiske huler, noe som indikerer at bruddmekanismen til legeringen etter ekstrudering har endret seg fra sprø brudd til duktilt brudd. Når ekstruderingsforholdet er lite, er hulplene grunne og den svake størrelsen er stor, og fordelingen er ujevn; Når ekstruderingsforholdet øker, øker antallet huler, den svake størrelsen er mindre og fordelingen er jevn (figur 6b ~ f), noe som betyr at legeringen har bedre plastisitet, noe som er i samsvar med testresultatene for mekaniske egenskaper ovenfor.
3 Konklusjon
I dette eksperimentet ble effekten av forskjellige ekstruderingsforhold på mikrostrukturen og egenskapene til 6063 aluminiumslegering analysert under betingelse av at billetstørrelsen, ingot oppvarmingstemperatur og ekstruderingshastighet forble uendret. Konklusjonene er som følger:
1) Dynamisk omkrystallisering skjer i 6063 aluminiumslegering under varm ekstrudering. Med økningen av ekstruderingsforhold blir kornene kontinuerlig raffinert, og kornene langstrakte langs ekstruderingsretningen blir transformert til ekvieksed omkrystalliserte korn, og styrken til <100> ledningstekstur økes kontinuerlig.
2) På grunn av effekten av styrking av finkorn, forbedres de mekaniske egenskapene til legeringen med økningen av ekstruderingsforholdet. Innenfor området for testparametere, når ekstruderingsforholdet er 156, når strekkfastheten og forlengelsen av legeringen de maksimale verdiene på henholdsvis 228 MPa og 26,9%.
Fig.6 Strekkbruddsmorfologier av 6063 aluminiumslegering etter støping og ekstrudering
3) Bruddmorfologien til den støpte prøven er sammensatt av flate områder og rivekanter. Etter ekstrudering er bruddet sammensatt av et stort antall likeverdige huler, og bruddmekanismen blir transformert fra sprø brudd til duktilt brudd.
Post Time: Nov-30-2024
