6063 alumiini-seos kuuluu alhaisen seosoituun al-Mg-Si-sarjan lämpökäsitettävään alumiiniseokseseen. Siinä on erinomainen suulakepuristusmuovaus, hyvä korroosionkestävyys ja kattavat mekaaniset ominaisuudet. Sitä käytetään myös laajasti autoteollisuudessa sen helpon hapettumisen värityksen vuoksi. Kevyiden autojen suuntauksen kiihtyessä 6063 alumiiniseos -suulakepuristusmateriaalin käyttö autoteollisuudessa on myös lisääntynyt.
Suulakepuristettujen materiaalien mikrorakenteeseen ja ominaisuuksiin vaikuttavat suulakepuristusnopeuden, suulakepuristuslämpötilan ja suulakepuristussuhteen yhdistetyt vaikutukset. Niiden joukossa suulakepuristussuhde määritetään pääasiassa suulakepuristuspaineen, tuotantotehokkuuden ja tuotantolaitteiden avulla. Kun suulakepuristussuhde on pieni, seosten muodonmuutos on pieni ja mikrorakenteen hienosäätö ei ole ilmeinen; Suulakepuristussuhteen lisääminen voi parantaa merkittävästi jyviä, hajottaa karkean toisen vaiheen, saada tasaisen mikrorakenteen ja parantaa seoksen mekaanisia ominaisuuksia.
6061 ja 6063 alumiiniseokset läpikäyvät dynaamisen uudelleenkiteytyksen suulakepuristusprosessin aikana. Kun suulakepuristuslämpötila on vakio, kun suulakepuristussuhde kasvaa, viljan koko pienenee, vahvistusvaihe on hienosti dispergoitu, ja seoksen vetolujuus ja pidentyminen kasvavat vastaavasti; Suulakepuristussuhteen lisääntyessä myös suulakepuristusprosessin edellyttämä suulakepuristusvoima kasvaa, mikä aiheuttaa suuremman lämpövaikutuksen, mikä aiheuttaa seoksen sisälämpötilan nousun ja tuotteen suorituskyvyn vähentymisen. Tämä koe tutkii suulakepuristussuhteen, erityisesti suuren suulaketuisasteen vaikutusta 6063 alumiiniseoksen mikrorakenteeseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin.
1 kokeelliset materiaalit ja menetelmät
Kokeellinen materiaali on 6063 alumiiniseos, ja kemiallinen koostumus on esitetty taulukossa 1. Saapinnan alkuperäinen koko on φ55 mm × 165 mm, ja se prosessoidaan suulakepuristusblootiksi, jonka koko on φ50 mm × 150 mm homogenisoinnin jälkeen homogenisoinnissa Hoito nopeudella 560 ℃ 6 tunnin ajan. Aihaa lämmitetään arvoon 470 ℃ ja pidetään lämpimänä. Suulakepuristustynnyrin esilämmityslämpötila on 420 ℃ ja muotin esilämmityslämpötila on 450 ℃. Kun suulakepuristusnopeus (suulakepuristustangon liikkuminen) V = 5 mm/s pysyy muuttumattomana, suoritetaan 5 ryhmää erilaisten suulakepuristussuhteiden testien ja suulakepuristussuhteiden r: n r: n 17 ryhmästä 17 (vastaa suulakireiän halkaisijaa D = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) ja 156 (d = 4 mm).
Taulukko 1 6063 AL -seoksen kemialliset koostumukset (WT/%)
Hiekkapaperin jauhamisen ja mekaanisen kiillotuksen jälkeen metallografiset näytteet syövytettiin HF-reagenssilla tilavuusosan ollessa 40% noin 25 sekunnin ajan, ja näytteiden metallografinen rakenne havaittiin Leica-5000: n optisella mikroskoopilla. Tekstuurianalyysinäyte, jonka koko oli 10 mm × 10 mm, leikattiin suulakepuristetun sauvan pitkittäisen osan keskustasta, ja pinnan jännityskerroksen poistamiseksi suoritettiin mekaaninen hionta ja etsaus. Näytteen kolmen kristallitason {111}, {200} ja {220} epätäydelliset napakuviot mitattiin Panalytical Company -yrityksen X′PROT PRO MRD -röntgendiffraktioanalysaattorilla, ja tekstuuritiedot käsiteltiin ja analysoitiin X′PERT -datanäkymä ja X′PERT -tekstuuriohjelmisto.
Valettujen seoksen vetolujuudet otettiin harteen keskustasta, ja vetolujuuden näyte leikattiin suulakepuristussuuntaa pitkin suulakepuristuksen jälkeen. Mittarin koko oli φ4 mm × 28 mm. Vetokoe suoritettiin käyttämällä SANS CMT5105 -materiaalitestauskonetta, jonka vetolujuus oli 2 mm/min. Kolmen standardinäytteen keskiarvo laskettiin mekaanisena ominaisuustietona. Vetolujuusnäytteiden murtuman morfologia havaittiin käyttämällä matalan voimakkuuden skannauselektronimikroskooppia (Quanta 2000, FEI, USA).
2 tulosta ja keskustelu
Kuvio 1 esittää AS-valu 6063 alumiiniseoksen metallografisen mikrorakenteen ennen homogenisointihoitoa ja sen jälkeen. Kuten kuviossa 1A esitetään, a-al-jyvät AS-valettuun mikrorakenteeseen vaihtelevat kooltaan, suuri joukko retikulaarisia β-al9fe2si2-faaseja kerääntyy jyvien rajoihin ja jyvien sisällä on suuri määrä rakeisia MG2SI-faaseja. Sen jälkeen kun harko homogenisoitiin 560 ℃: n lämpötilassa 6 tunnin ajan, ei-tasapainon eutektinen faasi seoksen dendriittien välillä liuensi vähitellen, seoselementit liuotettiin matriisiin, mikrorakenne oli tasainen ja keskimääräinen raekoko oli noin 125 μm (kuva 1B ).
Ennen homogenointia
Käsittelyn jälkeen 600 ° C: ssa 6 tunnin ajan
Kuva 1 6063 alumiiniseoksen metallografinen rakenne ennen homogenisointihoitoa ja sen jälkeen
Kuvio 2 esittää 6063 alumiiniseospalkkien ulkonäköä, joilla on erilaiset suulakepuristussuhteet. Kuten kuviossa 2 esitetään, 6063 alumiiniseospalkkien pinnan laatu, joka on suulakepuristettu erilaisilla suulakepuristussuhteilla Suulakepuristusvirheet, kuten halkeamat ja kuoriutuminen tankin pinnalla, osoittavat, että 6063 alumiiniseoksella on myös hyvä kuuma suulakepuristusmuodostus suorituskyky suurella nopeudella ja suurella suulakepuristuksella suhde.
Kuva 2 6063 alumiini -seostangot, joilla on erilaiset suulakepuristussuhteet
Kuvio 3 esittää 6063 alumiiniseospalkin pitkittäisosan metallografisen mikrorakenteen, jolla on erilaiset suulakepuristussuhteet. Barin viljarakenne, jolla on erilaiset suulakepuristussuhteet, osoittaa erilaisia pidentymisasteita tai hienostuneita. Kun suulakepuristussuhde on 17, alkuperäiset jyvät ovat pitkänomaisia suulakepuristussuuntaa pitkin, johon liittyy pienen määrän uudelleenkiteytettyjä jyviä, mutta jyvät ovat edelleen suhteellisen karkeita, keskimääräinen jyväkoko on noin 85 μm (kuva 3A) ; Kun suulakepuristussuhde on 25, jyvät vedetään hoikkaammaksi, uudelleenkiteytettyjen jyvien lukumäärä kasvaa ja keskimääräinen jyväkoko pienenee noin 71 μm: iin (kuva 3B); Kun suulakepuristussuhde on 39, lukuun ottamatta pientä määrää muodonmuutosjyviä, mikrorakenne koostuu pohjimmiltaan tasa -arvoisista kiteytetyistä jyvistä, joiden koko on keskimäärin noin 60 μm (kuva 3C); Kun suulakepuristussuhde on 69, dynaaminen uudelleenkiteytysprosessi on periaatteessa valmis, karkeat alkuperäiset jyvät on muutettu kokonaan tasaisesti jäsenneltyiksi uudelleenkiteytetyiksi jyviksi ja keskimääräinen jyvien koko tarkennetaan noin 41 μm: iin (kuva 3D); Kun suulakepuristussuhde on 156, kun dynaamisen uudelleenkiteyttämisprosessin täydet edistymisen, mikrorakenne on yhtenäisempi ja viljan kokoa tarkennetaan huomattavasti noin 32 μm: iin (kuva 3e). Suulakepuristussuhteen lisääntyessä dynaaminen uudelleenkiteytysprosessi etenee paremmin, seosmikrorakenne muuttuu yhtenäisemmäksi ja viljakokoa hienostuu merkittävästi (kuva 3F).
Kuva 3 Metallografinen rakenne ja raekoko pituussuunnassa 6063 alumiini -seostangosta, joilla on erilaiset suulakepuristussuhteet
Kuvio 4 esittää käänteisen napakuvion 6063 alumiiniseostangosta, joilla on erilaiset suulakepuristussuhteet suulakepuristussuunnassa. Voidaan nähdä, että seotuspalkkien mikrorakenteet, joilla on erilaiset suulakepuristussuhteet, tuottavat kaikki ilmeisen etuuskohtelun suunnan. Kun suulakepuristussuhde on 17, muodostuu heikompi <115>+<100> rakenne (kuva 4a); Kun suulakepuristussuhde on 39, tekstuurikomponentit ovat pääasiassa vahvempia <100> tekstuuria ja pieni määrä heikkoa <115> tekstuuria (kuva 4b); Kun suulakepuristussuhde on 156, tekstuurikomponentit ovat <100> rakenne, jolla on merkittävästi lisääntynyt lujuus, kun taas <115> tekstuuri katoaa (kuva 4C). Tutkimukset ovat osoittaneet, että kasvokeskeiset kuutiometallit muodostavat pääasiassa <111> ja <100> lankakuviot suulakepuristuksen ja piirtämisen aikana. Kun rakenne on muodostettu, seoksen huoneenlämpöinen mekaaniset ominaisuudet osoittavat ilmeisen anisotropian. Tekstuurin voimakkuus kasvaa suulakepuristussuhteen lisääntyessä, mikä osoittaa, että jyvien lukumäärä tietyssä kidesuunnassa seoksen suulakepuristussuunnan suuntaisesti kasvaa vähitellen ja seoksen pitkittäinen vetolujuus kasvaa. 6063 alumiiniseoksen kuumien suulakepuristusmateriaalien vahvistamismekanismeihin kuuluvat hienojakoisten vahvistaminen, dislokaation vahvistaminen, tekstuurin vahvistaminen jne. Tässä kokeellisessa tutkimuksessa käytettyjen prosessiparametrien alueella, suulakepuristussuhteen lisäämisellä on edistävä vaikutus yllä oleviin vahvistusmekanismeihin.
Kuva.4 6063 alumiiniseostangon käänteinen napakaavio, jolla on erilaiset suulakepuristussuhteet suulakepuristusta pitkin
Kuvio 5 on histogrammi 6063 alumiiniseoksen vetolujuuksista muodonmuutoksen jälkeen erilaisissa suulakepuristussuhteissa. Valettujen seoksen vetolujuus on 170 MPa ja pidennys on 10,4%. Seoksen vetolujuus ja pidentyminen suulakepuristuksen jälkeen paranevat merkittävästi, ja vetolujuus ja pidentyminen kasvaa vähitellen suulakepuristussuhteen lisääntyessä. Kun suulakepuristussuhde on 156, seoksen vetolujuus ja pidentyminen saavuttavat maksimiarvon, jotka ovat vastaavasti 228 MPa ja 26,9%, mikä on noin 34% korkeampi kuin valettujen seoksen vetolujuus ja noin 158% korkeampi kuin korkeampi kuin Pitkitys. 6063 alumiiniseoksen vetolujuus, joka on saatu suurella suulakepuristussuhteella, on lähellä 4-pass-kanavan kulma-suulakepuristuksella (240 MPa) (240 MPa), joka on paljon korkeampi kuin vetolujuusarvo (171,1 MPa) saatu 6063 alumiiniseoksen 1-pass ECAP-suulakepuristuksella. Voidaan nähdä, että suuri suulakepuristussuhde voi parantaa seoksen mekaanisia ominaisuuksia tietyssä määrin.
Seoksen mekaanisten ominaisuuksien parantaminen suulakepuristussuhteella johtuu pääasiassa viljan hienosäätöjen vahvistamisesta. Suulakepuristussuhteen lisääntyessä jyvät tarkentuvat ja dislokaatiotiheys kasvaa. Lisää viljarajoja yksikköä kohti voivat estää tehokkaasti dislokaatioiden liikkumista yhdistettynä keskinäiseen liikkeeseen ja dislokaatioiden takertumiseen, mikä parantaa seoksen voimakkuutta. Mitä hienommat jyvät, sitä kiduttavat viljan rajat ja plastiset muodonmuutokset voidaan hajonnut enemmän jyviä, mikä ei edistä halkeamien muodostumista, puhumattakaan halkeamien etenemisestä. Lisää energiaa voidaan absorboida murtumaprosessin aikana, mikä parantaa seoksen plastisuutta.
Kuva.5 6063 alumiiniseoksen vetolujuudet valun ja suulakepuristuksen jälkeen
Seoksen vetolujuuksien morfologia muodonmuutoksen jälkeen erilaisilla suulakepuristussuhteilla on esitetty kuviossa 6. AS-näytteen murtuman morfologiassa ei löytynyt nokkeloita (kuva 6A), ja murtuma koostui pääasiassa litteistä alueista ja repimisreunoista , mikä osoittaa, että valuneoksen vetolujuudet olivat pääasiassa hauraita murtumia. Seoksen murtuman morfologia suulakepuristuksen jälkeen on muuttunut merkittävästi, ja murtuma koostuu suuresta määrästä tasa -arvoisia pilkkomia, mikä osoittaa, että seoksen murtumamekanismi suulakepuristuksen jälkeen on muuttunut haurasta murtumasta ductive -murtumaan. Kun suulakepuristussuhde on pieni, pilat ovat matalia ja dimple -koko on suuri ja jakauma on epätasainen; Suulakepuristussuhteen kasvaessa nokkausten lukumäärä kasvaa, dimple -koko on pienempi ja jakauma on tasainen (kuva 6B ~ F), mikä tarkoittaa, että seoksella on parempi plastisuus, mikä on yhdenmukainen yllä olevien mekaanisten ominaisuuksien testitulosten kanssa.
3 Päätelmä
Tässä kokeessa erilaisten suulakepuristussuhteiden vaikutuksia 6063 alumiiniseoksen mikrorakenteeseen ja ominaisuuksiin analysoitiin siinä tilassa, että aihion koko, harteen lämmityslämpötila ja suulakepuristusnopeus pysyivät ennallaan. Päätelmät ovat seuraavat:
1) Dynaaminen uudelleenkiteyttäminen tapahtuu 6063 alumiiniseoksessa kuuman suulakepuristuksen aikana. Suulakepuristussuhteen lisääntyessä jyviä hienostuneen jatkuvasti ja suulakepuristussuunnan varrella pitkänomaiset jyvät muuttuvat quiaxed Reritetalzed -jyviksi, ja <100> johtimen tekstuurin voimakkuus lisääntyy jatkuvasti.
2) Hienojyvävahvistuksen vaikutuksen vuoksi seoksen mekaaniset ominaisuudet paranevat suulakepuristussuhteen lisäämällä. Koeparametrien alueella, kun suulakepuristussuhde on 156, seoksen vetolujuus ja venymä saavuttavat maksimiarvot 228 MPa ja 26,9%.
Kuva 6 6063 alumiiniseoksen vetolujuuksien morfologiat valun ja suulakepuristuksen jälkeen
3) AS-näytteen murtumien morfologia koostuu tasaisista alueista ja kyynelreunoista. Suulakepuristuksen jälkeen murtuma koostuu suuresta määrästä quiaxed -pilkkuja, ja murtumamekanismi muuttuu haurasta murtumasta ductive -murtumaan.
Viestin aika: marraskuu 30-2024
