6063 Aluminiumlegierung gehéiert zu der niddereglegéierter Al-Mg-Si Serie Hëtztbehandelbar Aluminiumlegierung. Et huet excellent extrusion molding Leeschtung, gutt corrosion Resistenz an ëmfaassend mechanesch Eegeschaften. Et gëtt och vill an der Autosindustrie benotzt wéinst senger einfacher Oxidatiounsfaarf. Mat der Beschleunegung vum Trend vu liichte Autoen ass d'Applikatioun vun 6063 Aluminiumlegierungsextrusiounsmaterialien an der Automobilindustrie och weider eropgaang.
D'Mikrostruktur an d'Eegeschafte vun extrudéierte Materialien ginn duerch d'kombinéiert Effekter vun der Extrusiounsgeschwindegkeet, der Extrusiounstemperatur an der Extrusiounsverhältnis beaflosst. Ënner hinnen ass d'Extrusiounsverhältnis haaptsächlech vum Extrusiounsdrock, Produktiounseffizienz a Produktiounsausrüstung bestëmmt. Wann d'Extrusiounsverhältnis kleng ass, ass d'Legierung Deformatioun kleng an d'Mikrostrukturverfeinerung ass net offensichtlech; d'Erhéijung vum Extrusiounsverhältnis kann d'Käre wesentlech raffinéieren, d'grof zweet Phase opbriechen, eng eenheetlech Mikrostruktur kréien an d'mechanesch Eegeschafte vun der Legierung verbesseren.
6061 an 6063 Aluminiumlegierungen ënnerleien dynamesch Rekristalliséierung wärend dem Extrusiounsprozess. Wann d'Extrusiounstemperatur konstant ass, wéi d'Extrusiounsverhältnis eropgeet, fällt d'Korngréisst erof, d'Verstäerkungsphase gëtt fein verspreet, an d'Spannkraaft an d'Verlängerung vun der Legierung erhéijen deementspriechend; Wéi och ëmmer, wéi d'Extrusiounsverhältnis eropgeet, erhéicht d'Extrusiounskraaft, déi fir den Extrusiounsprozess erfuerderlech ass, och, wat e méi groussen thermesche Effekt verursaacht, wat d'intern Temperatur vun der Legierung eropgeet, an d'Leeschtung vum Produkt erofgoen. Dëst Experiment studéiert den Effet vum Extrusiounsverhältnis, besonnesch grousst Extrusiounsverhältnis, op d'Mikrostruktur a mechanesch Eegeschafte vun der 6063 Aluminiumlegierung.
1 Experimentell Materialien a Methoden
D'experimentell Material ass 6063 Aluminiumlegierung, an d'chemesch Zesummesetzung gëtt an der Tabell 1 gewisen. D'Originalgréisst vum Ingot ass Φ55 mm × 165 mm, an et gëtt an eng Extrusiounsbiller mat enger Gréisst vun Φ50 mm × 150 mm no Homogeniséierung veraarbecht. Behandlung bei 560 ℃ fir 6 h. De Billet gëtt op 470 ℃ erhëtzt a waarm gehal. D'Virheiztemperatur vum Extrusiounsfass ass 420 ℃, an d'Virheiztemperatur vun der Schimmel ass 450 ℃. Wann d'Extrusiounsgeschwindegkeet (Extrusiounsstabe Beweegungsgeschwindegkeet) V = 5 mm / s onverännert bleift, gi 5 Gruppe vu verschiddene Extrusiounsverhältnisser Tester duerchgefouert, an d'Extrusiounsverhältnisser R sinn 17 (entspriechend dem Stierfloch Duerchmiesser D = 12 mm), 25 (D=10 mm), 39 (D=8 mm), 69 (D=6 mm) an 156 (D=4 mm).
Tabell 1 Chemesch Zesummesetzung vun 6063 Al durchgang (wt/%)
Nom Sandpapierschleifen a mechanesche Polieren goufen d'metallographesch Echantillon mat HF-Reagens mat engem Volumefraktioun vu 40% fir ongeféier 25 s geätzt, an d'metallographesch Struktur vun de Proben gouf op engem LEICA-5000 optesche Mikroskop observéiert. Eng Texturanalyseprobe mat enger Gréisst vun 10 mm × 10 mm gouf aus dem Zentrum vun der Längssektioun vun der extrudéierter Stab geschnidden, a mechanesch Schleifen an Ätzen goufen duerchgefouert fir d'Uewerflächstressschicht ze läschen. Déi onkomplett Polfiguren vun den dräi Kristallflächen {111}, {200}, an {220} vun der Probe goufen vum X'Pert Pro MRD Röntgendiffraktiounsanalysator vun der PANalytical Company gemooss, an d'Texturdaten goufen veraarbecht an analyséiert vun X′Pert Data View an X′Pert Texture Software.
D'Trensile Exemplar vun der Gosslegierung gouf aus dem Zentrum vum Ingot geholl, an d'Tensile Exemplar gouf laanscht d'Extrusiounsrichtung no der Extrusioun geschnidden. D'Gréisst vum Jaugeberäich war Φ4 mm × 28 mm. Den Tensile Test gouf mat enger SANS CMT5105 universell Material Testmaschinn mat enger Spannrate vun 2 mm / min duerchgefouert. Den Duerchschnëttswäert vun den dräi Standardexemplare gouf als mechanesch Eegeschaftedaten berechent. D'Frakturmorphologie vun den Tensile Exemplare gouf mat engem nidderegen Vergréisserungs-Scannerelektronenmikroskop (Quanta 2000, FEI, USA) observéiert.
2 Resultater an Diskussioun
Figure 1 weist d'metallographesch Mikrostruktur vun der as-cast 6063 Aluminiumlegierung virun an no der Homogeniséierungsbehandlung. Wéi an der Figur 1a gewisen, variéieren d'α-Al Kären an der as-Goss Mikrostruktur an der Gréisst, eng grouss Zuel vu retikuläre β-Al9Fe2Si2 Phasen sammelen sech un de Kärgrenzen, an eng grouss Zuel vu granuläre Mg2Si Phasen existéieren bannent de Käre. Nodeems den Ingot fir 6 Stonnen bei 560 ℃ homogeniséiert gouf, ass d'net-Gläichgewiicht eutektesch Phase tëscht den Legierung Dendriten graduell opgeléist, d'Legierungselementer an d'Matrix opgeléist, d'Mikrostruktur war eenheetlech, an d'Duerchschnëttskorngréisst war ongeféier 125 μm (Figure 1b) ).
Virun Homogeniséierung
No uniformiséierend Behandlung bei 600 ° C fir 6 Stonnen
Fig.1 Metallographic Struktur vun 6063 Al durchgang virun an no homogenization Behandlung
Figur 2 weist d'Erscheinung vun 6063 Aluminiumlegierungsbarren mat verschiddene Extrusiounsverhältnisser. Wéi an der Figur 2 gewisen, ass d'Uewerflächqualitéit vun 6063 Aluminiumlegierungsbarren, déi mat verschiddene Extrusiounsverhältnisser extrudéiert sinn, gutt, besonnesch wann d'Extrusiounsverhältnis op 156 erhéicht gëtt (entspriechend der Bar Extrusion Outlet Geschwindegkeet vun 48 m / min), et sinn nach ëmmer keng Extrusiounsfehler wéi Rëss a Peeling op der Uewerfläch vun der Bar, wat beweist datt 6063 Aluminiumlegierung huet och gutt waarm extrusion Formatioun Leeschtung ënner héich Vitesse a grouss extrusion Verhältnis.
Fig.2 Ausgesinn vun 6063 Aluminiumlegierungsstäbe mat ënnerschiddlechen Extrusiounsverhältnisser
Figure 3 weist d'metallographesch Mikrostruktur vun der Längssektioun vun der 6063 Aluminiumlegierungsbar mat verschiddene Extrusiounsverhältnisser. D'Kornstruktur vun der Bar mat ënnerschiddlechen Extrusiounsverhältnisser weist ënnerschiddlech Grad vun der Verlängerung oder Verfeinerung. Wann d'Extrusiounsverhältnis 17 ass, ginn déi ursprénglech Käre laanscht d'Extrusiounsrichtung verlängert, begleet vun der Bildung vun enger klenger Zuel vu rekristalliséierte Kären, awer d'Käre sinn nach ëmmer relativ grober, mat enger duerchschnëttlecher Kärgréisst vun ongeféier 85 μm (Figure 3a) ; wann d'Extrusiounsverhältnis 25 ass, ginn d'Käre méi schlank gezunn, d'Zuel vun de rekristalliséierte Käre erhéicht, an d'Duerchschnëttskorngréisst fällt op ongeféier 71 μm (Dorënner 3b); wann d'Extrusiounsverhältnis 39 ass, ausser fir eng kleng Zuel vu deforméierte Kären, ass d'Mikrostruktur am Fong aus equiaxéierten rekristalliséierte Käre vun ongläiche Gréisst komponéiert, mat enger duerchschnëttlecher Korngréisst vu ronn 60 μm (Dorënner 3c); wann d'Extrusiounsverhältnis 69 ass, ass den dynamesche Rekristalliséierungsprozess am Fong ofgeschloss, déi grober original Käre goufen komplett an eenheetlech strukturéiert ëmkristalliséierte Käre transforméiert, an d'Duerchschnëttskorngréisst gëtt op ongeféier 41 μm raffinéiert (Dorënner 3d); Wann d'Extrusiounsverhältnis 156 ass, mat dem vollen Fortschrëtt vum dynamesche Rekristalliséierungsprozess, ass d'Mikrostruktur méi eenheetlech, an d'Korngréisst ass staark op ongeféier 32 μm raffinéiert (Dorënner 3e). Mat der Erhéijung vum Extrusiounsverhältnis geet den dynamesche Rekristalliséierungsprozess méi voll, d'Legierungsmikrostruktur gëtt méi eenheetlech, an d'Korngréisst ass wesentlech raffinéiert (Dorënner 3f).
Fig.3 Metallographesch Struktur a Korngréisst vun der Längsschnitt vun 6063 Aluminiumlegierungsstäbchen mat verschiddene Extrusiounsverhältnisser
Figur 4 weist d'invers Pole Figuren vun 6063 Al durchgang Baren mat verschiddene extrusion Verhältnis laanscht d'extrusion Richtung. Et kann gesi ginn datt d'Mikrostrukture vun Legierungsbarren mat verschiddene Extrusiounsverhältnisser all offensichtlech Präferenz Orientéierung produzéieren. Wann d'Extrusiounsverhältnis 17 ass, gëtt eng méi schwaach <115>+<100> Textur geformt (Figur 4a); wann d'Extrusiounsverhältnis 39 ass, sinn d'Texturkomponenten haaptsächlech déi méi staark <100> Textur an eng kleng Quantitéit vu schwaacher <115> Textur (Figure 4b); wann d'Extrusiounsverhältnis 156 ass, sinn d'Texturkomponenten d'<100> Textur mat wesentlech erhéicht Kraaft, während d'<115> Textur verschwënnt (Figur 4c). Studien hu gewisen datt Gesiicht-zentréiert kubesch Metaller haaptsächlech <111> an <100> Drottexturen wärend der Extrusioun an der Zeechnen bilden. Wann d'Textur geformt ass, weisen d'Raumtemperatur mechanesch Eegeschafte vun der Legierung offensichtlech Anisotropie. D'Texturkraaft erhéicht mat der Erhéijung vum Extrusiounsverhältnis, wat beweist datt d'Zuel vu Kären an enger bestëmmter Kristallrichtung parallel zu der Extrusiounsrichtung an der Legierung graduell eropgeet, an d'Längsspannkraaft vun der Legierung erhéicht. D'Verstäerkung Mechanismen vun 6063 Al durchgang waarm extrusion Material och fein Kär Stäerkung, dislocation Verstäerkung, Textur Stäerkung, etc.
Fig.4 Reverse Pole Diagramm vun 6063 Aluminiumlegierungsstangen mat ënnerschiddlechen Extrusiounsverhältnisser laanscht d'Extrusiounsrichtung
Figur 5 ass en Histogramm vun de Spannungseigenschaften vun der 6063 Aluminiumlegierung no Verformung bei verschiddenen Extrusiounsverhältnisser. D'Trennstabilitéit vun der Gosslegierung ass 170 MPa an d'Verlängerung ass 10,4%. D'Trennsile Stäerkt an d'Verlängerung vun der Legierung no der Extrusioun gi wesentlech verbessert, an d'Trensile Stäerkt an d'Verlängerung ginn graduell erop mat der Erhéijung vum Extrusiounsverhältnis. Wann d'Extrusiounsverhältnis 156 ass, erreechen d'Spannkraaft an d'Verlängerung vun der Legierung de maximale Wäert, deen 228 MPa respektiv 26,9% sinn, wat ongeféier 34% méi héich ass wéi d'Trennstäerkt vun der Gosslegierung an ongeféier 158% méi héich wéi d'Verlängerung. D'Trensile Stäerkt vun der 6063 Aluminiumlegierung, déi duerch e grousst Extrusiounsverhältnis kritt gëtt, ass no beim Spannstäerktwäert (240 MPa) kritt duerch 4-Pass gläiche Kanal Wénkelextrusioun (ECAP), wat vill méi héich ass wéi de Stäerktwäert (171,1 MPa) kritt duerch 1-Pass ECAP extrusion vun 6063 Al durchgang. Et kann gesi ginn datt e grousst Extrusiounsverhältnis d'mechanesch Eegeschafte vun der Legierung zu engem gewësse Mooss verbesseren kann.
D'Verbesserung vun de mechanesche Properties vun der Legierung duerch Extrusiounsverhältnis kënnt haaptsächlech aus der Verstäerkung vun der Kornverfeinerung. Wéi d'Extrusiounsverhältnis eropgeet, ginn d'Käre raffinéiert an d'Dislokatiounsdicht erhéicht. Méi Getreidegrenzen pro Eenheetsfläch kënnen effektiv d'Bewegung vun Dislokatiounen behënneren, kombinéiert mat der géigesäiteger Beweegung an der Entanglement vun Dislokatiounen, an doduerch d'Kraaft vun der Legierung verbesseren. Wat méi fein d'Käre sinn, wat d'Korngrenzen méi kräfteg sinn, an d'plastesch Verformung kann a méi Käre verspreet ginn, wat net fir d'Bildung vu Rëss bevorzugt ass, eleng d'Verbreedung vu Rëss. Méi Energie kann während dem Frakturprozess absorbéiert ginn, an doduerch d'Plastizitéit vun der Legierung verbesseren.
Fig.5 Tensile Eegeschafte vun 6063 Al durchgang no Goss an extrusion
D'Trensile Fraktur Morphologie vun der Legierung no Verformung mat ënnerschiddlechen Extrusiounsverhältnisser gëtt an der Figur 6 gewisen. Keen Dimples goufen an der Frakturmorphologie vun der as-cast Probe (Figure 6a) fonnt, an d'Fraktur war haaptsächlech aus flaach Flächen a räissen Kanten komponéiert. , wat beweist datt de Spannbrochmechanismus vun der as-goss Legierung haaptsächlech brécheg Fraktur war. D'Frakturmorphologie vun der Legierung no der Extrusioun huet däitlech geännert, an d'Fraktur besteet aus enger grousser Unzuel vun equiaxéierten Dimples, wat beweist datt de Frakturmechanismus vun der Legierung no der Extrusioun vu bréchege Fraktur op duktil Fraktur geännert huet. Wann d'Extrusiounsverhältnis kleng ass, sinn d'Dimples flaach an d'Dimple Gréisst ass grouss, an d'Verdeelung ass ongläich; wéi d'Extrusiounsverhältnis eropgeet, erhéicht d'Zuel vun den Dimples, d'Dimplegréisst ass méi kleng an d'Verdeelung ass eenheetlech (Figure 6b ~ f), dat heescht datt d'Legierung besser Plastizitéit huet, wat konsequent mat de mechanesche Properties Testresultater uewen ass.
3 Conclusioun
An dësem Experiment goufen d'Effekter vu verschiddenen Extrusiounsverhältnisser op d'Mikrostruktur an d'Eegeschafte vun der 6063 Aluminiumlegierung analyséiert ënner der Bedingung datt d'Billetgréisst, d'Ingot-Heiztemperatur an d'Extrusiounsgeschwindegkeet onverännert bliwwen. D'Conclusiounen sinn wéi follegt:
1) Dynamesch Rekristalliséierung geschitt an der 6063 Aluminiumlegierung wärend der waarmer Extrusioun. Mat der Erhéijung vum Extrusiounsverhältnis ginn d'Käre kontinuéierlech raffinéiert, an d'Kären, déi laanscht d'Extrusiounsrichtung verlängert sinn, ginn an equiaxed rekristalliséierte Käre transforméiert, an d'Kraaft vun <100> Drottextur gëtt kontinuéierlech erhéicht.
2) Wéinst dem Effekt vun der feinem Kärverstäerkung ginn d'mechanesch Eegeschafte vun der Legierung verbessert mat der Erhéijung vum Extrusiounsverhältnis. Am Beräich vun Testparameter, wann d'Extrusiounsverhältnis 156 ass, erreechen d'Trennkraaft an d'Verlängerung vun der Legierung déi maximal Wäerter vun 228 MPa respektiv 26,9%.
Fig.6 Tensile Fracture Morphologies vun 6063 Aluminiumlegierung no Goss an Extrusioun
3) D'Frakturmorphologie vum As-cast Exemplar besteet aus flaache Flächen an Tréinekanten. No der Extrusioun besteet d'Fraktur aus enger grousser Unzuel vun equiaxéierten Dimples, an de Frakturmechanismus gëtt vu bréchleche Fraktur op duktil Fraktur transforméiert.
Post Zäit: Nov-30-2024
