6063 aliuminio lydinys priklauso žemai lydytam al-Mg-Si serijai šilumos apdorotam aliuminio lydiniui. Jis pasižymi puikiu ekstruzijos formavimo našumu, geru atsparumu korozijai ir išsamioms mechaninėms savybėms. Jis taip pat plačiai naudojamas automobilių pramonėje dėl lengvo oksidacijos dažymo. Pagreitėjus lengvų automobilių tendencijai, taip pat dar labiau padidėjo 6063 aliuminio lydinio išspaudimo medžiagų, pritaikius 6063 aliuminio lydinio išspaudimo medžiagas, taip pat.
Išspaustų medžiagų mikrostruktūrai ir savybės turi įtakos kombinuotas ekstruzijos greičio, ekstruzijos temperatūros ir ekstruzijos santykio poveikis. Tarp jų ekstruzijos santykį daugiausia lemia ekstruzijos slėgis, gamybos efektyvumas ir gamybos įranga. Kai ekstruzijos santykis yra mažas, lydinio deformacija yra maža, o mikrostruktūros tobulinimas nėra akivaizdus; Padidėjęs ekstruzijos santykis gali žymiai patikslinti grūdus, suskaidyti šiurkščią antrąją fazę, gauti vienodą mikrostruktūrą ir pagerinti lydinio mechanines savybes.
6061 ir 6063 aliuminio lydiniai dinamiškai perkristalinami ekstruzijos proceso metu. Kai ekstruzijos temperatūra yra pastovi, didėjant ekstruzijos santykiui, grūdų dydis mažėja, stiprinimo fazė yra smulkiai išsisklaidžiusi, o tempimo stipris ir lydinio pailgėjimas atitinkamai padidėja; Tačiau didėjant ekstruzijos santykiui, ekstruzijos jėga, reikalinga ekstruzijos procesui, taip pat didėja, todėl padidėja šiluminis poveikis, todėl padidėja lydinio vidinė temperatūra, o produkto našumas sumažėja. Šis eksperimentas tiria ekstruzijos santykio, ypač didelio ekstruzijos santykio, poveikį 6063 aliuminio lydinio mikrostruktūrai ir mechaninėms savybėms.
1 eksperimentinė medžiaga ir metodai
Eksperimentinė medžiaga yra 6063 aliuminio lydinys, o cheminė sudėtis parodyta 1 lentelėje. Pradinis lututo dydis yra φ55 mm × 165 mm, ir ji yra apdorojama į ekstruzijos ruošinį, kurio dydis yra φ50 mm × 150 mm po homogenizacijos, po homogenizacijos po homogenizacijos po homogenizacijos po homogenizacijos po homogenizacijos po homogenizacijos. Gydymas 560 ℃ 6 valandas. Biletas kaitinamas iki 470 ℃ ir šiltas. Iššildymo ekstruzijos statinės temperatūra yra 420 ℃, o pelėsio pašildymo temperatūra yra 450 ℃. Kai ekstruzijos greitis (ekstruzijos strypo judėjimo greitis) V = 5 mm/s išlieka nepakitusi, atliekami 5 skirtingų ekstruzijos santykio bandymų grupės, o ekstruzijos santykis R yra 17 (atitinkamos štampo skylės skersmens D = 12 mm)). 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) ir 156 (d = 4 mm).
1 lentelė 6063 Al lydinio cheminės kompozicijos (WT/%)
Po švitrinio popieriaus šlifavimo ir mechaninio poliravimo metalografiniai mėginiai buvo išgraviruoti HF reagentu, kurio tūrio dalis buvo 40% maždaug 25 s, o Metalografinė mėginių struktūra buvo stebima LEICA-5000 optiniame mikroskope. Tekstūros analizės mėginys, kurio dydis buvo 10 mm × 10 mm, buvo supjaustytas iš išspausto strypo išilginio pjūvio centro, o paviršiaus įtempio sluoksnio pašalinimas buvo atliktas mechaninis šlifavimas ir ėsdinimas. Neišsami trijų kristalų plokštumų {111}, {200} ir {220} pavyzdžių polių figūros buvo matuojamos „X′Pert Pro MRD“ rentgeno difrakcijos analizatoriumi, o tekstūros duomenys buvo apdoroti ir analizuojami ir analizuojami tekstūros duomenys ir analizuojami ir analizuojami tekstūros duomenys. pagal „X′Pert“ duomenų vaizdą ir „X′pert“ tekstūros programinę įrangą.
Laido lydinio tempimo pavyzdys buvo paimtas iš luitų centro, o tempimo mėginys buvo supjaustytas išspaudimo kryptimi po išspaudimo. Gauso ploto dydis buvo φ4 mm × 28 mm. Tempimo bandymas buvo atliktas naudojant SANS CMT5105 universalią medžiagos bandymo mašiną, kurios tempimo greitis buvo 2 mm/min. Vidutinė trijų standartinių pavyzdžių vertė buvo apskaičiuota kaip mechaninės savybės duomenys. Tempimo mėginių lūžių morfologija buvo pastebėta naudojant mažo magnizavimo skenavimo elektronų mikroskopą (Quanta 2000, FEI, JAV).
2 rezultatai ir diskusija
1 paveiksle parodyta AS-CAST 6063 aliuminio lydinio metalografinė mikrostruktūra prieš ir po homogenizacijos apdorojimo ir po jo. Kaip parodyta 1a paveiksle, α-al grūdai, esantys kaip ir šaunamosios mikrostruktūros, skiriasi, daugelis retikulinių β-al9Fe2Si2 fazių susirenka prie grūdų ribų, o grūduose yra daug granuliuotų MG2SI fazių. Po to, kai 6 valandas luitas buvo homogenizuotas 560 ℃ ℃, ne pusiausvyros eutektinė fazė tarp lydinių dendritų palaipsniui ištirpo, lydinio elementai ištirpo į matricą, mikrostruktūra buvo vienoda, o vidutinis grūdų dydis buvo apie 125 μm (1B paveikslas ).
Prieš homogenizaciją
Uniformizavus apdorojimą 600 ° C temperatūroje 6 valandas
1 pav. 6063 aliuminio lydinio metalografinė struktūra prieš ir po homogenizacijos apdorojimo
2 paveiksle parodyta 6063 aliuminio lydinio strypų, turinčių skirtingą ekstruzijos santykį, atsiradimą. Kaip parodyta 2 paveiksle, 6063 aliuminio lydinio strypų paviršiaus kokybė, išspausdinta skirtingais ekstruzijos santykiais Išspaudimo defektai, tokie kaip įtrūkimai ir lupimas ant strypo paviršiaus, rodo, kad 6063 aliuminio lydinys taip pat turi gerą karšto išspaudimo formavimo veikimą dideliu greičiu ir dideliu išspaudimu santykis.
2 pav. 6063 aliuminio lydinio strypų išvaizda su skirtingais ekstruzijos santykiais
3 paveiksle parodyta 6063 aliuminio lydinio strypo išilginės sekcijos metalografinė mikrostruktūra su skirtingais ekstruzijos santykiais. Juostos grūdų struktūra su skirtingais ekstruzijos santykiais rodo skirtingą pailgėjimo ar tobulinimo laipsnį. Kai ekstruzijos santykis yra 17, originalūs grūdai pailgi išilgai ekstruzijos krypties, lydimos nedidelio skaičiaus perkristalizuotų grūdų, tačiau grūdai vis dar yra gana šiurkštūs, o vidutinis grūdų dydis yra apie 85 μm (3A pav.) ; Kai ekstruzijos santykis yra 25, grūdai ištraukiami lieknesni, perkristalintų grūdų skaičius padidėja, o vidutinis grūdų dydis mažėja iki maždaug 71 μm (3B paveikslas); Kai ekstruzijos santykis yra 39, išskyrus nedidelį deformuotų grūdų skaičių, mikrostruktūrą iš esmės sudaro lygiaverčiai perkristalizuoti nelygių dydžių grūdai, kurių vidutinis grūdų dydis yra apie 60 μm (3C paveikslas); Kai ekstruzijos santykis yra 69, dinaminis perkristalizacijos procesas iš esmės baigtas, šiurkščiavilnių originalūs grūdai buvo visiškai paversti vienodai struktūruotais perkristalintais grūdais, o vidutinis grūdų dydis yra patikslintas iki maždaug 41 μm (3D pav.); Kai ekstruzijos santykis yra 156, visiškai progresuojant dinaminio perkristalinimo proceso, mikrostruktūra yra vienodesnė, o grūdų dydis yra labai patobulintas iki maždaug 32 μm (3E paveikslas). Padidėjus ekstruzijos santykiui, dinaminis perkristalizacijos procesas vyksta visapusiškai, lydinio mikrostruktūra tampa vienodesnė, o grūdų dydis yra žymiai patobulintas (3F paveikslas).
3 pav. 6063 aliuminio lydinio strypų išilginio pjūvio metalografinė struktūra ir grūdų dydis su skirtingais ekstruzijos santykiais
4 paveiksle pavaizduoti atvirkštiniai 6063 aliuminio lydinio strypų, turinčių skirtingus ekstruzijos santykius, polių figūros, esant ekstruzijos kryptimi. Galima pastebėti, kad lydinio strypų mikrostruktūros su skirtingais ekstruzijos santykiais sukelia akivaizdžią lengvatinę orientaciją. Kai ekstruzijos santykis yra 17, susidaro silpnesnis <115>+<100> tekstūra (4A paveikslas); Kai ekstruzijos santykis yra 39, tekstūros komponentai daugiausia yra stipresnė <100> tekstūra ir nedidelis kiekis silpnos <115> tekstūros (4B paveikslas); Kai ekstruzijos santykis yra 156, tekstūros komponentai yra <100> tekstūra su žymiai padidėjusiu stiprumu, o <115> tekstūra išnyksta (4C paveikslas). Tyrimai parodė, kad į veidą orientuoti kubiniai metalai daugiausia susidaro <111> ir <100> vielos tekstūros ekstruzijos ir piešimo metu. Susidarius tekstūrą, lydinio kambario temperatūros mechaninės savybės rodo akivaizdžią anizotropiją. Tekstūros stiprumas didėja didėjant ekstruzijos santykiui, tai rodo, kad grūdų skaičius tam tikra kristalų kryptimi lygiagrečiai su ekstruzijos kryptis lydinio kryptyje palaipsniui didėja, o išilginis lydinio tempimo stipris padidėja. 6063 aliuminio lydinio karšto ekstruzijos medžiagų stiprinimo mechanizmai apima smulkių grūdų stiprinimą, dislokacijos stiprinimą, tekstūros stiprinimą ir kt. Šiame eksperimentiniame tyrime naudojamų proceso parametrų diapazone, padidinant ekstruzijos santykį, skatinamas aukščiau esančių stiprinimo mechanizmų poveikis.
4 pav. 6063 aliuminio lydinio strypų atvirkštinė poliaus schema su skirtingais išspaudimo santykiais išilgai išspaudimo krypties
5 paveikslas yra 6063 aliuminio lydinio tempimo savybių histograma po deformacijos esant skirtingam ekstruzijos santykiams. Lėtinio lydinio tempimo stiprumas yra 170 MPa, o pailgėjimas - 10,4%. Lydinio tempimo stipris ir pailgėjimas po ekstruzijos žymiai pagerėja, o tempimo stipris ir pailgėjimas palaipsniui didėja didėjant ekstruzijos santykiui. Kai ekstruzijos santykis yra 156, lydinio tempimo stipris ir pailgėjimas siekia maksimalią vertę, kuri yra atitinkamai 228 MPa ir 26,9%, tai yra maždaug 34% didesnis nei liejamo lydinio tempimo stipris ir maždaug 158% didesnis nei 158% didesnis nei 158% didesnis nei 158% didesnis nei pailgėjimas. 6063 aliuminio lydinio tempimo stipris, gautas dideliu ekstruzijos santykiu, yra artimas tempimo stiprumo vertei (240 MPa), gautas 4 praėjimų vienodo kanalo kampo ekstruzijos (ECAP), kuris yra daug didesnis nei tempimo stiprio vertė (171,1 MPa) Gauta 6063 aliuminio lydinio ekstruzijos ECAP ekstruzija. Galima pastebėti, kad didelis ekstruzijos santykis tam tikru mastu gali pagerinti mechanines lydinio savybes.
Mechaninių lydinio savybių sustiprinimas didėjant ekstruzijos santykiui, daugiausia atsiranda dėl grūdų tobulinimo stiprinimo. Didėjant ekstruzijos santykiui, grūdai yra rafinuoti ir padidėja dislokacijos tankis. Daugiau grūdų ribų ploto vienetui gali efektyviai trukdyti dislokacijų judėjimui, kartu su abipusiu judesiu ir įsipainiojimu į dislokacijas, taip pagerinant lydinio stiprumą. Kuo smulkesni grūdai, tuo kankinančios grūdų ribos ir plastikinė deformacija gali būti išsklaidyta daugiau grūdų, o tai nėra palanki įtrūkimų formavimui, jau nekalbant apie įtrūkimų sklidimą. Lūžio proceso metu galima absorbuoti daugiau energijos, taip pagerinant lydinio plastiškumą.
5 pav. 6063 aliuminio lydinio tempimo savybės po liejimo ir išspaudimo
Lydinio lūžio lūžio morfologija po deformacijos su skirtingais ekstruzijos santykiais parodyta 6 paveiksle. Nebuvo rasta dimbų, esančių AS-CAST mėginio lūžių morfologijoje (6A paveikslas), o lūžis daugiausia buvo sudarytas iš plokščių plotų ir ašarojimo kraštų. , tai rodo, kad „AS-Cast“ lydinio tempimo lūžio mechanizmas daugiausia buvo trapus lūžis. Lengvos lūžio morfologija po ekstruzijos žymiai pasikeitė, o lūžis susideda iš daugybės lygiaverčių dimplų, tai rodo, kad lydinio lūžio mechanizmas po ekstruzijos pasikeitė iš trapių lūžių į lūžių lūžius. Kai ekstruzijos santykis yra mažas, dimples yra sekli, o dimplo dydis yra didelis, o pasiskirstymas - netolygus; Didėjant ekstruzijos santykiui, didėjant dimplų skaičiui, dimplės dydis yra mažesnis, o pasiskirstymas yra vienodas (6B ~ F pav.), O tai reiškia, kad lydinys turi geresnį plastiškumą, o tai atitinka aukščiau pateiktus mechaninių savybių bandymo rezultatus.
3 Išvada
Šiame eksperimente skirtingo ekstruzijos santykio poveikis 6063 aliuminio lydinio mikrostruktūrai ir savybėms buvo išanalizuotas taip, kad ruošinio dydis, luitų šildymo temperatūra ir ekstruzijos greitis liko nepakitusi. Išvados yra šios:
1) Dinaminis perkristalizavimas įvyksta 6063 aliuminio lydinio metu karšto išspaudimo metu. Padidėjus išspaudimo santykiui, grūdai yra nuolat rafinuoti, o grūdai, pailgi išilgai ekstruzijos krypties, yra paverčiami lygiaverčiais perkristalintais grūdais, o <100> vielos tekstūros stiprumas nuolat didėja.
2) Dėl smulkiojo grūdų stiprinimo poveikio lydinio mechaninės savybės pagerėja didėjant ekstruzijos santykiui. Tiriamojo parametrų diapazone, kai ekstruzijos santykis yra 156, tempimo stipris ir lydinio pailgėjimas pasiekia atitinkamai 228 MPa ir 26,9%maksimalias vertes.
6 pav. 6063 aliuminio lydinio tempimo lūžių morfologija po liejimo ir išspaudimo
3) AS-CAST pavyzdžio lūžių morfologija yra sudaryta iš plokščio plotų ir ašarų kraštų. Po ekstruzijos lūžis sudarytas iš daugybės lygiaverčių dimblių, o lūžio mechanizmas transformuojamas iš trapių lūžių į kaliojo lūžio.
Pašto laikas: 2012 m. Lapkričio 30–30 d
