6063 Aluminiumslegering hører til den lavlegerede Al-MG-SI-serie varmebehandlet aluminiumslegering. Det har fremragende ekstruderingsstøbningsydelse, god korrosionsmodstand og omfattende mekaniske egenskaber. Det er også vidt brugt i bilindustrien på grund af dens lette oxidationsfarve. Med accelerationen af tendensen med lette biler er anvendelsen af 6063 aluminiumslegeringsekstruderingsmaterialer i bilindustrien også steget yderligere.
Mikrostrukturen og egenskaberne af ekstruderede materialer påvirkes af de kombinerede effekter af ekstruderingshastighed, ekstruderingstemperatur og ekstruderingsforhold. Blandt dem bestemmes ekstruderingsforholdet hovedsageligt af ekstruderingstrykket, produktionseffektiviteten og produktionsudstyret. Når ekstruderingsforholdet er lille, er legeringsdeformationen lille, og mikrostrukturforfining er ikke indlysende; Forøgelse af ekstruderingsforholdet kan for at forfine kornene markant, nedbryde den grove anden fase, opnå en ensartet mikrostruktur og forbedre legeringens mekaniske egenskaber.
6061 og 6063 aluminiumslegeringer gennemgår dynamisk omkrystallisation under ekstruderingsprocessen. Når ekstruderingstemperaturen er konstant, når ekstruderingsforholdet øges, falder kornstørrelsen, styrkende fasen er fint spredt, og trækstyrken og forlængelsen af legeringen stiger i overensstemmelse hermed; Efterhånden som ekstruderingsforholdet øges, øges den ekstruderingskraft, der kræves til ekstruderingsprocessen, også, hvilket får en større termisk virkning, hvilket får den indre temperatur for legeringen til at stige, og produktets ydelse til at falde. Dette eksperiment undersøger effekten af ekstruderingsforhold, især stort ekstruderingsforhold, på mikrostrukturen og mekaniske egenskaber på 6063 aluminiumslegering.
1 Eksperimentelle materialer og metoder
Det eksperimentelle materiale er 6063 aluminiumslegering, og den kemiske sammensætning er vist i tabel 1. Den originale størrelse af ingoten er φ55 mm × 165 mm, og den behandles til en ekstruderingsbillet med en størrelse på φ50 mm × 150 mm efter homogenisering Behandling ved 560 ℃ i 6 timer. Billetten opvarmes til 470 ℃ og holdes varm. Forvarmningstemperaturen på ekstruderingsbarlen er 420 ℃, og forvarmningstemperaturen på formen er 450 ℃. Når ekstruderingshastigheden (ekstruderingsstang bevægelseshastighed) v = 5 mm/s forbliver uændret, udføres 5 grupper af forskellige ekstruderingsforholdstests, og ekstruderingsforholdene r er 17 (svarende til diehulets diameter d = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) og 156 (d = 4 mm).
Tabel 1 Kemiske sammensætninger af 6063 Al legering (WT/%)
Efter sandpapirslibning og mekanisk polering blev de metallografiske prøver ætset med HF-reagens med en volumenfraktion på 40% i ca. 25 sekunder, og den metallografiske struktur af prøverne blev observeret på et Leica-5000 optisk mikroskop. En teksturanalyseprøve med en størrelse på 10 mm × 10 mm blev skåret fra midten af den langsgående del af den ekstruderede stang, og mekanisk slibning og ætsning blev udført for at fjerne overfladestresslaget. De ufuldstændige polfigurer af de tre krystalfly {111}, {200} og {220} af prøven blev målt ved X′pert Pro MRD røntgenstrålediffraktionsanalysator af Panalytical Company, og teksturdataene blev behandlet og analyseret af X′pert Data View og X′pert Tekstur -software.
Trækprøven af støbegenskabet blev taget fra midten af ingoten, og trækprøven blev skåret langs ekstruderingsretningen efter ekstrudering. Gauge -arealstørrelsen var φ4 mm × 28 mm. Trækprøven blev udført under anvendelse af en SANS CMT5105 Universal Material -testmaskine med en trækhastighed på 2 mm/min. Den gennemsnitlige værdi af de tre standardprøver blev beregnet som de mekaniske egenskabsdata. Frakturmorfologien af trækprøverne blev observeret under anvendelse af et lavforstørrelses-scanningselektronmikroskop (Quanta 2000, Fei, USA).
2 resultater og diskussion
Figur 1 viser den metallografiske mikrostruktur af den støbte 6063 aluminiumslegering før og efter homogeniseringsbehandling. Som vist i figur 1A varierer a-al-kornene i den støbte mikrostruktur i størrelse, et stort antal retikulære ß-al9Fe2SI2-faser samles ved korngrænserne, og et stort antal granulære Mg2SI-faser findes inde i kornene. Efter at ingoten var homogeniseret ved 560 ℃ i 6 timer, blev den ikke-ligevægts eutektiske fase mellem legeringsdendriterne gradvist opløst, legeringselementerne opløst i matrixen, mikrostrukturen var ensartet, og den gennemsnitlige kornstørrelse var ca. 125 μm (figur 1B ).
Før homogenisering
Efter ensartet behandling ved 600 ° C i 6 timer
Fig.1 Metallografisk struktur af 6063 aluminiumslegering før og efter homogeniseringsbehandling
Figur 2 viser udseendet af 6063 aluminiumslegeringsstænger med forskellige ekstruderingsforhold. Som vist i figur 2 er overfladekvaliteten på 6063 aluminiumslegeringsstænger, der er ekstruderet med forskellige ekstruderingsforhold Ekstruderingsfejl såsom revner og skrælning på overfladen af stangen, hvilket indikerer, at 6063 aluminiumslegering også har god varm ekstrudering, der danner ydeevne under høj hastighed og stor ekstrudering forhold.
Fig. 2 Udseende af 6063 aluminiumslegeringsstænger med forskellige ekstruderingsforhold
Figur 3 viser den metallografiske mikrostruktur af den langsgående sektion af 6063 aluminiumslegeringsbjælken med forskellige ekstruderingsforhold. Kornstrukturen i stangen med forskellige ekstruderingsforhold viser forskellige grader af forlængelse eller forfining. Når ekstruderingsforholdet er 17, er de originale korn langstrakt langs ekstruderingsretningen, ledsaget af dannelsen af et lille antal omkrystalliserede korn, men kornene er stadig relativt grove med en gennemsnitlig kornstørrelse på ca. 85 um (figur 3A) ; Når ekstruderingsforholdet er 25, trækkes kornene mere slanke, antallet af omkrystalliserede korn øges, og den gennemsnitlige kornstørrelse falder til ca. 71 μm (figur 3B); Når ekstruderingsforholdet er 39, bortset fra et lille antal deformerede korn, er mikrostrukturen dybest set sammensat af Equiaxed -omkrystalliserede korn af ujævn størrelse med en gennemsnitlig kornstørrelse på ca. 60 um (figur 3C); Når ekstruderingsforholdet er 69, er den dynamiske omkrystallisationsproces dybest set afsluttet, de grove originale korn er blevet fuldstændigt omdannet til ensartet strukturerede omkrystalliserede korn, og den gennemsnitlige kornstørrelse forbedres til ca. 41 um (figur 3D); Når ekstruderingsforholdet er 156, med den fulde fremskridt i den dynamiske omkrystallisationsproces, er mikrostrukturen mere ensartet, og kornstørrelsen raffineres i høj grad til ca. 32 μm (figur 3E). Med stigningen i ekstruderingsforholdet fortsætter den dynamiske omkrystallisationsproces mere fuldstændigt, legeringsmikrostrukturen bliver mere ensartet, og kornstørrelsen er markant raffineret (figur 3F).
Fig.3 Metallografisk struktur og kornstørrelse af langsgående sektion af 6063 aluminiumslegeringsstænger med forskellige ekstruderingsforhold
Figur 4 viser de inverse pol -figurer på 6063 aluminiumslegeringsstænger med forskellige ekstruderingsforhold langs ekstruderingsretningen. Det kan ses, at mikrostrukturer af legeringsstænger med forskellige ekstruderingsforhold alle producerer åbenlyst præferentiel orientering. Når ekstruderingsforholdet er 17, dannes en svagere <115>+<100> tekstur (figur 4A); Når ekstruderingsforholdet er 39, er teksturkomponenterne hovedsageligt den stærkere <100> tekstur og en lille mængde svag <115> tekstur (figur 4B); Når ekstruderingsforholdet er 156, er teksturkomponenterne <100> tekstur med signifikant øget styrke, mens <115> strukturen forsvinder (figur 4C). Undersøgelser har vist, at ansigtscentrerede kubikmetaller hovedsageligt danner <111> og <100> trådteksturer under ekstrudering og tegning. Når strukturen er dannet, viser legeringens mekaniske egenskaber for stuetemperaturen tydelige anisotropi. Teksturstyrken øges med stigningen i ekstruderingsforholdet, hvilket indikerer, at antallet af korn i en bestemt krystalretning parallelt med ekstruderingsretningen i legeringen gradvist øges, og den langsgående trækstyrke af legeringen øges. De styrkelsesmekanismer på 6063 aluminiumslegering Hot ekstruderingsmaterialer inkluderer styrkning af fine korn, forskydningsforstyrrelse, strukturering af tekstur osv. Inden for området for procesparametre, der er anvendt i denne eksperimentelle undersøgelse, øget ekstruderingsforholdet har en fremme effekt på ovennævnte styrkende mekanismer.
Fig. 4 Omvendt poldiagram over 6063 aluminiumslegeringsstænger med forskellige ekstruderingsforhold langs ekstruderingsretningen
Figur 5 er et histogram af trækegenskaber af 6063 aluminiumslegering efter deformation ved forskellige ekstruderingsforhold. Trækstyrken for støbegenskabet er 170 MPa, og forlængelsen er 10,4%. Trækstyrken og forlængelsen af legeringen efter ekstrudering forbedres markant, og trækstyrken og forlængelsen stiger gradvist med stigningen i ekstruderingsforholdet. Når ekstruderingsforholdet er 156, når trækstyrken og forlængelsen af legeringen den maksimale værdi, som er henholdsvis 228 MPa og 26,9% forlængelsen. Trækstyrken på 6063 aluminiumslegering opnået ved et stort ekstruderingsforhold er tæt på trækstyrkeværdien (240 MPa) opnået ved 4-pass lige kanal vinkelekstrudering (ECAP), hvilket er meget højere end trækstyrkeværdien (171,1 MPa) opnået ved 1-pass ECAP-ekstrudering af 6063 aluminiumslegering. Det kan ses, at et stort ekstruderingsforhold kan forbedre legeringens mekaniske egenskaber i en vis grad.
Forbedringen af de mekaniske egenskaber ved legeringen ved ekstruderingsforhold kommer hovedsageligt fra styrkelse af kornforfining. Når ekstruderingsforholdet øges, raffineres kornene, og dislokationstætheden øges. Flere korngrænser pr. Enhedsareal kan effektivt hindre bevægelsen af dislokationer kombineret med den gensidige bevægelse og sammenfiltring af dislokationer og derved forbedre legeringens styrke. Jo finere kornene er, jo mere krænkende korngrænser, og plastdeformationen kan spredes i flere korn, hvilket ikke er befordrende for dannelsen af revner, så meget mindre udbredelsen af revner. Mere energi kan absorberes under brudprocessen og derved forbedre legeringens plasticitet.
Fig.5 Trækegenskaber på 6063 aluminiumslegering efter støbning og ekstrudering
Trækfrakturmorfologien af legeringen efter deformation med forskellige ekstruderingsforhold er vist i figur 6. Der blev ikke fundet nogen huler i brudmorfologien i den støbte prøve (figur 6A), og bruddet var hovedsageligt sammensat af flade områder og rivekanter , hvilket indikerer, at trækfrakturmekanismen for den støbte legering hovedsageligt var sprød brud. Frakturmorfologien af legeringen efter ekstrudering har ændret sig markant, og bruddet er sammensat af et stort antal equiaxede huler, hvilket indikerer, at brudmekanismen for legeringen efter ekstrudering er ændret fra sprød brud til duktil brud. Når ekstruderingsforholdet er lille, er hulerne lavt, og dimple -størrelsen er stor, og fordelingen er ujævn; Når ekstruderingsforholdet øges, øges antallet af huler, dimple -størrelsen er mindre, og fordelingen er ensartet (figur 6b ~ f), hvilket betyder, at legeringen har bedre plasticitet, hvilket er i overensstemmelse med de mekaniske egenskaber testresultater ovenfor.
3 Konklusion
I dette eksperiment blev virkningerne af forskellige ekstruderingsforhold på mikrostrukturen og egenskaberne af 6063 aluminiumslegering analyseret under betingelse af, at billetstørrelsen, INGOT -opvarmningstemperatur og ekstruderingshastighed forblev uændret. Konklusionerne er som følger:
1) Dynamisk omkrystallisation forekommer i 6063 aluminiumslegering under varm ekstrudering. Med stigningen i ekstruderingsforhold raffineres kornene kontinuerligt, og kornene er langstrakt langs ekstruderingsretningen omdannes til ligestillingsrecrystalliserede korn, og styrken af <100> trådtekstur øges kontinuerligt.
2) På grund af virkningen af finkornsstyrke forbedres legeringens mekaniske egenskaber med stigningen i ekstruderingsforholdet. Inden for intervallet af testparametre, når ekstruderingsforholdet er 156, når trækstyrken og forlængelsen af legeringen den maksimale værdier på henholdsvis 228 MPa og 26,9%.
Fig.6 Trækbrud Morfologier af 6063 aluminiumslegering efter støbning og ekstrudering
3) Frakturmorfologien af den støbte prøve er sammensat af flade områder og rivekanter. Efter ekstrudering er bruddet sammensat af et stort antal equiaxede huler, og brudmekanismen omdannes fra sprød brud til duktil brud.
Posttid: Nov-30-2024
