6063 aliaj de aluminiu aparține aliajului de aluminiu al aluminiului de aluminiu, cu aliaj cu aliaj scăzut, aliat. Are performanțe excelente de modelare a extrudării, rezistență bună la coroziune și proprietăți mecanice cuprinzătoare. De asemenea, este utilizat pe scară largă în industria auto, datorită colorației sale ușoare de oxidare. Odată cu accelerarea tendinței automobilelor ușoare, aplicarea a 6063 materiale de extrudare din aliaj de aluminiu în industria auto a crescut și în continuare.
Microstructura și proprietățile materialelor extrudate sunt afectate de efectele combinate ale vitezei de extrudare, ale temperaturii de extrudare și al raportului de extrudare. Printre aceștia, raportul de extrudare este determinat în principal de presiunea de extrudare, eficiența producției și echipamentele de producție. Când raportul de extrudare este mic, deformarea aliajului este mică și rafinarea microstructurii nu este evidentă; Creșterea raportului de extrudare poate rafina semnificativ boabele, rupe faza a doua grosieră, obține o microstructură uniformă și îmbunătățește proprietățile mecanice ale aliajului.
6061 și 6063 aliaje de aluminiu suferă o recristalizare dinamică în timpul procesului de extrudare. Când temperatura de extrudare este constantă, pe măsură ce raportul de extrudare crește, dimensiunea bobului scade, faza de întărire este fin dispersată, iar rezistența la tracțiune și alungirea aliajului cresc în consecință; Cu toate acestea, pe măsură ce raportul de extrudare crește, forța de extrudare necesară pentru procesul de extrudare crește, determinând creșterea unui efect termic mai mare, determinând creșterea temperaturii interne a aliajului și performanța produsului să scadă. Acest experiment studiază efectul raportului de extrudare, în special raportul mare de extrudare, asupra microstructurii și proprietăților mecanice ale aliajului de aluminiu 6063.
1 materiale și metode experimentale
Materialul experimental este 6063 aliaj de aluminiu, iar compoziția chimică este prezentată în tabelul 1. Mărimea inițială a lingoului este φ55 mm × 165 mm și este prelucrat într -un billet de extrudare cu o dimensiune de φ50 mm × 150 mm după omogenizare tratament la 560 ℃ timp de 6 ore. Billet -ul este încălzit la 470 ℃ și păstrat cald. Temperatura de preîncălzire a butoiului de extrudare este de 420 ℃, iar temperatura de preîncălzire a matriței este de 450 ℃. Când viteza de extrudare (viteza de mișcare a tijei de extrudare) V = 5 mm/s rămâne neschimbată, 5 grupuri de teste diferite ale raportului de extrudare sunt efectuate, iar raporturile de extrudare R sunt 17 (corespunzătoare diametrului găurii de matriță d = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) și 156 (d = 4 mm).
Tabelul 1 Compoziții chimice de 6063 aliaj AL (greutate/%)
După măcinarea de șmirghel și lustruirea mecanică, probele metalografice au fost gravate cu reactiv HF cu o fracție de volum de 40% pentru aproximativ 25 s, iar structura metalografică a probelor a fost observată la un microscop optic Leica-5000. Un eșantion de analiză a texturii cu o dimensiune de 10 mm × 10 mm a fost tăiată din centrul secțiunii longitudinale a tijei extrudate, iar șlefuirea și gravura mecanică au fost efectuate pentru a îndepărta stratul de tensiune de suprafață. Cifrele incomplete ale polului din cele trei planuri de cristal {111}, {200} și {220} din eșantion au fost măsurate de analizatorul de difracție de raze X X’pert Pro MRD ale companiei panalitice, iar datele texturii au fost procesate și analizate de X′PERT Vizualizare date și software de textură X′PERT.
Eșantionul de tracțiune al aliajului turnat a fost preluat din centrul lingouului, iar eșantionul de tracțiune a fost tăiat de -a lungul direcției de extrudare după extrudare. Mărimea zonei gabaritului a fost de φ4 mm × 28 mm. Testul de tracțiune a fost efectuat folosind o mașină de testare a materialelor universale SANS CMT5105, cu o viteză de tracțiune de 2 mm/min. Valoarea medie a celor trei exemplare standard a fost calculată ca date de proprietate mecanică. Morfologia de fractură a epruvetelor de tracțiune a fost observată folosind un microscop electronic de scanare cu mărire mică (Quanta 2000, FEI, SUA).
2 rezultate și discuții
Figura 1 prezintă microstructura metalografică a aliajului de aluminiu 6063 AS-cast 6063 înainte și după tratamentul omogenizării. Așa cum se arată în figura 1a, boabele α-AL din microstructura as-cast variază ca mărime, un număr mare de faze reticulare β-Al9FE2SI2 se adună la granițele și un număr mare de faze granulare MG2SI există în interiorul boabelor. După ce lingotul a fost omogenizat la 560 ℃ timp de 6 ore, faza eutectică non-echilibru între aliaj dendrite s-a dizolvat treptat, elementele din aliaj s-au dizolvat în matrice, microstructura a fost uniformă, iar dimensiunea medie a bobului a fost de aproximativ 125 μm (Figura 1B ).
Înainte de omogenizare
După tratamentul de uniformizare la 600 ° C timp de 6 ore
Fig.1 Structura metalografică a aliajului de aluminiu 6063 înainte și după tratamentul omogenizării
Figura 2 prezintă aspectul 6063 bare de aliaj de aluminiu cu raporturi de extrudare diferite. Așa cum se arată în figura 2, calitatea suprafeței de 6063 bare de aliaj de aluminiu extrudate cu raporturi de extrudare diferite este bună, mai ales atunci când raportul de extrudare este crescut la 156 (corespunzător vitezei de ieșire de extrudare a barelor de 48 m/min), există încă NO NU Defecte de extrudare, cum ar fi fisuri și decojire pe suprafața barei, ceea ce indică faptul că aliaj de aluminiu 6063 are, de asemenea, o bună extrudare la cald, formând performanță sub viteză mare și extrudare mare raport.
Fig.2 Aspectul de 6063 tije din aliaj de aluminiu cu diferite raporturi de extrudare
Figura 3 prezintă microstructura metalografică a secțiunii longitudinale a barei din aliaj de aluminiu 6063 cu diferite raporturi de extrudare. Structura de cereale a barei cu diferite raporturi de extrudare prezintă diferite grade de alungire sau rafinament. Când raportul de extrudare este de 17, boabele originale sunt alungite de -a lungul direcției de extrudare, însoțite de formarea unui număr mic de boabe recristalizate, dar boabele sunt încă relativ grosiere, cu o dimensiune medie a bobului de aproximativ 85 μm (Figura 3A) ; Când raportul de extrudare este de 25, boabele sunt trase mai zvelt, numărul de boabe recristalizate crește, iar dimensiunea medie a cerealelor scade la aproximativ 71 μm (Figura 3B); Când raportul de extrudare este de 39, cu excepția unui număr mic de boabe deformate, microstructura este compusă practic din boabe recristalizate echiaxate de dimensiuni inegale, cu o dimensiune medie a bobului de aproximativ 60 μm (Figura 3C); Când raportul de extrudare este de 69, procesul de recristalizare dinamică este practic finalizat, boabele originale grosiere au fost complet transformate în cereale recristalizate uniform structurate, iar dimensiunea medie a bobului este rafinată la aproximativ 41 μm (Figura 3D); Când raportul de extrudare este 156, cu progresul complet al procesului de recristalizare dinamică, microstructura este mai uniformă, iar dimensiunea bobului este foarte rafinată la aproximativ 32 μm (Figura 3E). Odată cu creșterea raportului de extrudare, procesul de recristalizare dinamică se desfășoară mai pe deplin, microstructura din aliaj devine mai uniformă, iar dimensiunea bobului este semnificativ rafinată (Figura 3F).
Fig.3 Structura metalografică și dimensiunea cerealelor din secțiunea longitudinală din 6063 tije din aliaj de aluminiu cu diferite raporturi de extrudare
Figura 4 prezintă figurile polului invers de 6063 bare de aliaj de aluminiu cu diferite raporturi de extrudare de -a lungul direcției de extrudare. Se poate observa că microstructurile barelor de aliaj cu raporturi de extrudare diferite produc toate o orientare preferențială evidentă. Când raportul de extrudare este de 17, se formează o textură mai slabă <115>+<100> (Figura 4A); Când raportul de extrudare este de 39, componentele texturii sunt în principal textura <100> mai puternică și o cantitate mică de textură slabă <115> (Figura 4B); Când raportul de extrudare este de 156, componentele texturii sunt textura <100> cu o rezistență semnificativ crescută, în timp ce textura <115> dispare (Figura 4C). Studiile au arătat că metalele cubice centrate pe față se formează în principal <111> și <100> texturi de sârmă în timpul extrudării și desenului. Odată formată textura, proprietățile mecanice ale temperaturii camerei prezintă anisotropie evidentă. Rezistența la textură crește odată cu creșterea raportului de extrudare, ceea ce indică faptul că numărul de boabe într -o anumită direcție cristalină paralelă cu direcția de extrudare în aliaj crește treptat, iar rezistența la tracțiune longitudinală a aliajului crește. Mecanismele de întărire a materialelor de extrudare la cald 6063 aliajului de aluminiu includ întărirea cerealelor fine, consolidarea dislocării, întărirea texturii, etc. În intervalul parametrilor procesului utilizați în acest studiu experimental, creșterea raportului de extrudare are un efect de promovare asupra mecanismelor de întărire de mai sus.
Fig.4 Diagrama polului invers de 6063 tije din aliaj de aluminiu cu diferite raporturi de extrudare de -a lungul direcției de extrudare
Figura 5 este o histogramă a proprietăților de tracțiune ale 6063 aliaj de aluminiu după deformare la diferite raporturi de extrudare. Puterea de tracțiune a aliajului turnat este de 170 MPa, iar alungirea este de 10,4%. Rezistența la tracțiune și alungirea aliajului după extrudare sunt îmbunătățite semnificativ, iar rezistența la tracțiune și alungirea cresc treptat odată cu creșterea raportului de extrudare. Când raportul de extrudare este de 156, rezistența la tracțiune și alungirea aliajului ating valoarea maximă, care sunt 228 MPa și, respectiv, 26,9%, care este cu aproximativ 34% mai mare decât rezistența la tracțiune a aliajului turnat și cu aproximativ 158% mai mare decât alungirea. Rezistența la tracțiune de 6063 aliaj de aluminiu obținut printr-un raport mare de extrudare este apropiat de valoarea rezistenței la tracțiune (240 MPa) obținută prin extrudare unghiulară cu canal egal cu 4 treceri (ECAP), care este mult mai mare decât valoarea rezistenței la tracțiune (171,1 MPa) obținut prin extrudarea ECAP 1-pass de 6063 aliaj de aluminiu. Se poate observa că un raport mare de extrudare poate îmbunătăți proprietățile mecanice ale aliajului într -o anumită măsură.
Îmbunătățirea proprietăților mecanice ale aliajului prin raportul de extrudare provine în principal din consolidarea rafinării cerealelor. Pe măsură ce raportul de extrudare crește, boabele sunt rafinate și densitatea de dislocare crește. Mai multe limite de cereale pe unitatea de suprafață pot împiedica eficient mișcarea luxațiilor, combinate cu mișcarea reciprocă și înțelegerea dislocării, îmbunătățind astfel puterea aliajului. Cu cât boabele sunt mai fine, cu atât limitele mai chinuite ale cerealelor, iar deformarea plastică poate fi dispersată în mai multe boabe, ceea ce nu este favorabil formării fisurilor, cu atât mai puțin propagarea fisurilor. Mai multă energie poate fi absorbită în timpul procesului de fractură, îmbunătățind astfel plasticitatea aliajului.
Fig.5 Proprietăți de tracțiune ale aliajului de aluminiu 6063 după turnare și extrudare
Morfologia fracturii de tracțiune a aliajului după deformare cu diferite raporturi de extrudare este prezentată în figura 6. Nu s-au găsit lacști în morfologia fracturii a eșantionului cast (Figura 6A), iar fractura a fost compusă în principal din zone plane și margini de rupere , indicând că mecanismul de fractură de tracțiune al aliajului as-cast a fost în principal fractură fragilă. Morfologia de fractură a aliajului după extrudare s -a schimbat semnificativ, iar fractura este compusă dintr -un număr mare de dimpete echiaxate, ceea ce indică faptul că mecanismul de fractură al aliajului după extrudare s -a schimbat de la fractura fragilă la fractura ductilă. Când raportul de extrudare este mic, șuvițele sunt superficiale, iar dimensiunea scăzută este mare, iar distribuția este inegală; Pe măsură ce raportul de extruziune crește, numărul de dimpete crește, dimensiunea scăzută este mai mică, iar distribuția este uniformă (Figura 6B ~ F), ceea ce înseamnă că aliajul are o plasticitate mai bună, ceea ce este în concordanță cu rezultatele testelor de proprietăți mecanice de mai sus.
3 Concluzie
În acest experiment, efectele diferitelor raporturi de extrudare asupra microstructurii și proprietăților aliajului de aluminiu 6063 au fost analizate în condițiile în care mărimea biletului, temperatura de încălzire a lingourilor și viteza de extrudare au rămas neschimbate. Concluziile sunt următoarele:
1) Recristalizarea dinamică are loc în 6063 aliaj de aluminiu în timpul extrudării la cald. Odată cu creșterea raportului de extrudare, boabele sunt rafinate continuu, iar cerealele alungite de -a lungul direcției de extrudare sunt transformate în boabe recristalizate echiaxate, iar rezistența texturii de sârmă <100> este crescută continuu.
2) Datorită efectului întăririi cerealelor fine, proprietățile mecanice ale aliajului sunt îmbunătățite odată cu creșterea raportului de extrudare. În intervalul parametrilor de testare, când raportul de extrudare este de 156, rezistența la tracțiune și alungirea aliajului ating valorile maxime de 228 MPa, respectiv 26,9%.
Fig.6 Morfologii de fractură de tracțiune din 6063 aliaj de aluminiu după turnare și extrudare
3) Morfologia de fractură a specimenului as-cast este compusă din zone plane și margini lacrimogene. După extrudare, fractura este compusă dintr -un număr mare de dimpete echiaxate, iar mecanismul de fractură este transformat de la fractură fragilă la fractură ductilă.
Timpul post: Nov-30-2024
