6063 aluminiumlegering heart ta de leech-legearre Al-Mg-Si-searje waarmtebehannelbere aluminiumlegering. It hat poerbêste ekstruzjefoarmprestaasjes, goede korrosjebestriding en wiidweidige meganyske eigenskippen. It wurdt ek in soad brûkt yn 'e auto-yndustry fanwegen syn maklike oksidaasjekleuring. Mei de fersnelling fan 'e trend fan lichtgewicht auto's is de tapassing fan 6063 aluminiumlegering-ekstruzjematerialen yn 'e auto-yndustry ek fierder tanommen.
De mikrostruktuer en eigenskippen fan ekstrudearre materialen wurde beynfloede troch de kombineare effekten fan ekstrusjesnelheid, ekstrusjetemperatuer en ekstrusjeferhâlding. Dêrûnder wurdt de ekstrusjeferhâlding benammen bepaald troch de ekstrusjedruk, produksjeeffisjinsje en produksjeapparatuer. As de ekstrusjeferhâlding lyts is, is de legearingsdeformaasje lyts en is de mikrostruktuerferfining net dúdlik; it ferheegjen fan de ekstrusjeferhâlding kin de kerrels signifikant ferfine, de rûge twadde faze brekke, in unifoarme mikrostruktuer krije en de meganyske eigenskippen fan 'e legearing ferbetterje.
6061 en 6063 aluminiumlegeringen ûndergeane dynamyske rekristallisaasje tidens it ekstruzjeproses. As de ekstruzjetemperatuer konstant is, nimt de kerrelgrutte ôf as de ekstruzjeferhâlding tanimt, wurdt de fersterkingsfaze fyn ferspraat, en nimme de treksterkte en ferlinging fan 'e legearing ta; as de ekstruzjeferhâlding lykwols tanimt, nimt de ekstruzjekrêft dy't nedich is foar it ekstruzjeproses ek ta, wêrtroch in grutter termysk effekt ûntstiet, wêrtroch't de ynterne temperatuer fan 'e legearing omheech giet en de prestaasjes fan it produkt ôfnimme. Dit eksperimint bestudearret it effekt fan 'e ekstruzjeferhâlding, benammen in grutte ekstruzjeferhâlding, op 'e mikrostruktuer en meganyske eigenskippen fan 'e 6063 aluminiumlegering.
1 Eksperimintele materialen en metoaden
It eksperimintele materiaal is 6063 aluminiumlegering, en de gemyske gearstalling wurdt werjûn yn tabel 1. De orizjinele grutte fan 'e ingots is Φ55 mm × 165 mm, en it wurdt ferwurke ta in ekstruzjebillet mei in grutte fan Φ50 mm × 150 mm nei homogenisaasjebehanneling by 560 ℃ foar 6 oeren. De billet wurdt ferwaarme oant 470 ℃ en waarm hâlden. De foarferwaarmingstemperatuer fan 'e ekstruzjeloop is 420 ℃, en de foarferwaarmingstemperatuer fan 'e mal is 450 ℃. As de ekstruzjesnelheid (bewegingssnelheid fan 'e ekstruzjestang) V = 5 mm / s net feroaret, wurde 5 groepen fan ferskillende ekstruzjeferhâldingstests útfierd, en de ekstruzjeferhâldingen R binne 17 (oerienkommende mei de diameter fan it matrijsgat D = 12 mm), 25 (D = 10 mm), 39 (D = 8 mm), 69 (D = 6 mm), en 156 (D = 4 mm).
Tabel 1 Gemyske gearstalling fan 6063 Al-legering (wt/%)
Nei it slypjen fan skuurpapier en meganysk polijsten waarden de metallografyske samples sawat 25 sekonden lang etst mei HF-reagens mei in folumefraksje fan 40%, en waard de metallografyske struktuer fan 'e samples waarnommen op in LEICA-5000 optyske mikroskoop. In tekstueranalyse-sample mei in grutte fan 10 mm × 10 mm waard útsnien út it sintrum fan 'e longitudinale seksje fan' e ekstrudearre stêf, en meganysk slypjen en etsen waarden útfierd om de oerflakspanningslaach te ferwiderjen. De ûnfolsleine poalfiguren fan 'e trije kristalflakken {111}, {200} en {220} fan it sample waarden metten troch de X′Pert Pro MRD röntgendiffraksje-analysator fan PANalytical Company, en de tekstuergegevens waarden ferwurke en analysearre troch X′Pert Data View en X′Pert Texture-software.
It trekmonster fan 'e getten legearing waard nommen út it sintrum fan 'e ingot, en it trekmonster waard nei de ekstruzje lâns de ekstruzjerjochting snien. De grutte fan it mjitgebiet wie Φ4 mm × 28 mm. De trektest waard útfierd mei in universele materiaaltestmasine SANS CMT5105 mei in treksnelheid fan 2 mm/min. De gemiddelde wearde fan 'e trije standertmonsters waard berekkene as de gegevens oer meganyske eigenskippen. De breukmorfology fan 'e trekmonsters waard waarnommen mei in scanning-elektronenmikroskoop mei lege fergrutting (Quanta 2000, FEI, Feriene Steaten).
2 Resultaten en diskusje
Figuer 1 lit de metallografyske mikrostruktuer sjen fan 'e as-cast 6063 aluminiumlegering foar en nei homogenisaasjebehanneling. Lykas te sjen is yn Figuer 1a, fariearje de α-Al-korrels yn 'e as-cast mikrostruktuer yn grutte, in grut oantal retikulêre β-Al9Fe2Si2-fazen sammelje har by de kerrelgrinzen, en in grut oantal korrelige Mg2Si-fazen besteane binnen de kerrels. Nei't de ingot 6 oeren by 560 ℃ homogenisearre wie, is de net-lykwichts eutektyske faze tusken de legearingsdendriten stadichoan oplost, de legearingseleminten oplost yn 'e matriks, de mikrostruktuer wie unifoarm, en de gemiddelde kerrelgrutte wie sawat 125 μm (Figuer 1b).
Foar homogenisaasje
Nei it uniformisearjen fan behanneling by 600 °C foar 6 oeren
Fig.1 Metallografyske struktuer fan 6063 aluminiumlegering foar en nei homogenisaasjebehanneling
Figuer 2 lit it uterlik sjen fan 6063 aluminiumlegeringstaven mei ferskillende ekstrusjeferhâldingen. Lykas te sjen is yn figuer 2, is de oerflakkwaliteit fan 6063 aluminiumlegeringstaven dy't ekstrudearre binne mei ferskillende ekstrusjeferhâldingen goed, foaral as de ekstrusjeferhâlding ferhege wurdt nei 156 (oerienkommende mei de útfiersnelheid fan 'e stangekstrusje fan 48 m/min), binne d'r noch gjin ekstrusjedefekten lykas barsten en ôfbladderjen op it oerflak fan 'e stang, wat oanjout dat 6063 aluminiumlegering ek goede prestaasjes hat foar it foarmjen fan waarme ekstrusje ûnder hege snelheid en in grutte ekstrusjeferhâlding.
Fig.2 Uterlik fan 6063 aluminiumlegeringstangen mei ferskillende ekstrusjeferhâldingen
Figuer 3 lit de metallografyske mikrostruktuer sjen fan 'e longitudinale seksje fan 'e 6063 aluminiumlegeringstang mei ferskillende ekstruzjeferhâldingen. De nôtstruktuer fan 'e stang mei ferskillende ekstruzjeferhâldingen lit ferskillende graden fan ferlinging of ferfining sjen. As de ekstruzjeferhâlding 17 is, wurde de orizjinele nôt langwerpich lâns de ekstruzjerjochting, begelaat troch de foarming fan in lyts oantal rekristallisearre nôt, mar de nôt binne noch relatyf grof, mei in gemiddelde nôtgrutte fan sawat 85 μm (Figuer 3a); as de ekstruzjeferhâlding 25 is, wurde de nôt slanker lutsen, nimt it oantal rekristallisearre nôt ta, en nimt de gemiddelde nôtgrutte ôf nei sawat 71 μm (Figuer 3b); as de ekstruzjeferhâlding 39 is, útsein in lyts oantal misfoarme nôt, is de mikrostruktuer yn prinsipe gearstald út lykweardige rekristallisearre nôt fan ûngelikense grutte, mei in gemiddelde nôtgrutte fan sawat 60 μm (Figuer 3c); as de ekstruzjeferhâlding 69 is, is it dynamyske rekristallisaasjeproses yn prinsipe foltôge, binne de rûge orizjinele kerrels folslein omfoarme ta unifoarm strukturearre rekristallisearre kerrels, en is de gemiddelde kerrelgrutte ferfine nei sawat 41 μm (figuer 3d); as de ekstruzjeferhâlding 156 is, mei de folsleine foarútgong fan it dynamyske rekristallisaasjeproses, is de mikrostruktuer unifoarmer, en is de kerrelgrutte sterk ferfine nei sawat 32 μm (figuer 3e). Mei de tanimming fan 'e ekstruzjeferhâlding ferrint it dynamyske rekristallisaasjeproses folsleiner, wurdt de legearingmikrostruktuer unifoarmer, en is de kerrelgrutte signifikant ferfine (figuer 3f).
Fig.3 Metallografyske struktuer en korrelgrutte fan longitudinale seksje fan 6063 aluminiumlegeringstangen mei ferskillende ekstruzjeferhâldingen
Figuer 4 lit de omkearde poalfiguren sjen fan 6063 aluminiumlegeringstaven mei ferskillende ekstruzjeferhâldingen lâns de ekstruzjerjochting. It is te sjen dat de mikrostrukturen fan legearingstaven mei ferskillende ekstruzjeferhâldingen allegear in dúdlike foarkarsoriïntaasje produsearje. As de ekstruzjeferhâlding 17 is, wurdt in swakkere <115>+<100> tekstuer foarme (figuer 4a); as de ekstruzjeferhâlding 39 is, binne de tekstuerkomponinten benammen de sterkere <100> tekstuer en in lytse hoemannichte swakke <115> tekstuer (figuer 4b); as de ekstruzjeferhâlding 156 is, binne de tekstuerkomponinten de <100> tekstuer mei signifikant ferhege sterkte, wylst de <115> tekstuer ferdwynt (figuer 4c). Undersyk hat oantoand dat flak-sintraal kubike metalen benammen <111> en <100> triedtekstueren foarmje tidens ekstruzje en lûken. Sadree't de tekstuer foarme is, litte de meganyske eigenskippen fan 'e legearing by keamertemperatuer dúdlike anisotropie sjen. De tekstuersterkte nimt ta mei de tanimming fan 'e ekstruzjeferhâlding, wat oanjout dat it oantal kerrels yn in bepaalde kristalrjochting parallel oan 'e ekstruzjerjochting yn 'e legearing stadichoan tanimt, en de longitudinale treksterkte fan 'e legearing tanimt. De fersterkingsmeganismen fan 6063 aluminiumlegering hjitte ekstruzjematerialen omfetsje fynkerrelfersterking, dislokaasjefersterking, tekstuerfersterking, ensfh. Binnen it berik fan prosesparameters dy't brûkt binne yn dizze eksperimintele stúdzje, hat it ferheegjen fan 'e ekstruzjeferhâlding in befoarderjend effekt op 'e boppesteande fersterkingsmeganismen.
Fig.4 Omkearde poaldiagram fan 6063 aluminiumlegeringstangen mei ferskillende ekstrusjeferhâldingen lâns de ekstrusjerjochting
Figuer 5 is in histogram fan 'e treksterkte-eigenskippen fan 6063 aluminiumlegering nei deformaasje by ferskate ekstruzjeferhâldingen. De treksterkte fan 'e getten legearing is 170 MPa en de ferlinging is 10,4%. De treksterkte en ferlinging fan 'e legearing nei ekstruzje binne signifikant ferbettere, en de treksterkte en ferlinging nimme stadichoan ta mei de tanimming fan 'e ekstruzjeferhâlding. As de ekstruzjeferhâlding 156 is, berikke de treksterkte en ferlinging fan 'e legearing de maksimale wearde, dy't respektivelik 228 MPa en 26,9% binne, wat sawat 34% heger is as de treksterkte fan 'e getten legearing en sawat 158% heger as de ferlinging. De treksterkte fan 6063 aluminiumlegering krigen troch in grutte ekstruzjeferhâlding is tichtby de treksterktewearde (240 MPa) krigen troch 4-pass gelikense kanaal hoeke ekstruzje (ECAP), dy't folle heger is as de treksterktewearde (171,1 MPa) krigen troch 1-pass ECAP ekstruzje fan 6063 aluminiumlegering. It kin sjoen wurde dat in grutte ekstrusjeferhâlding de meganyske eigenskippen fan 'e legearing oant in beskate mjitte kin ferbetterje.
De ferbettering fan 'e meganyske eigenskippen fan 'e legearing troch ekstrusjeferhâlding komt benammen troch it fersterkjen fan 'e kerrelferfining. As de ekstrusjeferhâlding tanimt, wurde de kerrels ferfine en nimt de dislokaasjedichtheid ta. Mear kerrelgrinzen per ienheidsoppervlakte kinne de beweging fan dislokaasjes effektyf hinderje, kombineare mei de ûnderlinge beweging en ferstrikking fan dislokaasjes, wêrtroch't de sterkte fan 'e legearing ferbettere wurdt. Hoe finer de kerrels, hoe mear kronkelich de kerrelgrinzen, en de plestike deformaasje kin ferspraat wurde yn mear kerrels, wat net befoarderlik is foar de foarming fan skuorren, lit stean de fersprieding fan skuorren. Mear enerzjy kin opnommen wurde tidens it breukproses, wêrtroch't de plastisiteit fan 'e legearing ferbetteret.
Fig.5 Treksterkte-eigenskippen fan 6063 aluminiumlegering nei jitten en ekstrudearjen
De trekbrekmorfology fan 'e legearing nei deformaasje mei ferskillende ekstruzjeferhâldingen wurdt werjûn yn figuer 6. Der waarden gjin dimpels fûn yn 'e brekmorfology fan it as-cast sample (figuer 6a), en de brek bestie benammen út platte gebieten en skuorjende rânen, wat oanjout dat it trekbrekmeganisme fan 'e as-cast legearing benammen brosbrek wie. De brekmorfology fan 'e legearing nei ekstruzje is signifikant feroare, en de brek bestiet út in grut oantal lykweardige dimpels, wat oanjout dat it brekmeganisme fan 'e legearing nei ekstruzje feroare is fan brosbrek nei duktile brek. As de ekstruzjeferhâlding lyts is, binne de dimpels ûndjip en is de dimpelgrutte grut, en is de ferdieling ûngelikense; as de ekstruzjeferhâlding tanimt, nimt it oantal dimpels ta, is de dimpelgrutte lytser en is de ferdieling unifoarm (figuer 6b~f), wat betsjut dat de legearing in bettere plastisiteit hat, wat oerienkomt mei de boppesteande meganyske eigenskippentestresultaten.
3 Konklúzje
Yn dit eksperimint waarden de effekten fan ferskate ekstrusjeferhâldingen op 'e mikrostruktuer en eigenskippen fan 6063 aluminiumlegering analysearre ûnder de betingst dat de billetgrutte, de ferwaarmingstemperatuer fan 'e ingots en de ekstrusjesnelheid net feroare waarden. De konklúzjes binne as folget:
1) Dynamyske rekristallisaasje fynt plak yn 6063 aluminiumlegering tidens hjitte ekstruzje. Mei de tanimming fan 'e ekstruzjeferhâlding wurde de kerrels kontinu ferfine, en de kerrels dy't lâns de ekstruzjerjochting ferlingd binne, wurde omfoarme ta lykweardige rekristallisearre kerrels, en de sterkte fan 'e <100> triedtekstuer wurdt kontinu ferhege.
2) Troch it effekt fan fynkerrelfersterking wurde de meganyske eigenskippen fan 'e legearing ferbettere mei de tanimming fan 'e ekstruzjeferhâlding. Binnen it berik fan testparameters, as de ekstruzjeferhâlding 156 is, berikke de treksterkte en ferlinging fan 'e legearing de maksimale wearden fan respektivelik 228 MPa en 26,9%.
Fig.6 Trekbrekmorfologyen fan 6063 aluminiumlegering nei jitten en ekstruzjen
3) De breukmorfology fan it as-cast-eksimplaar bestiet út platte gebieten en skuorrânen. Nei ekstruzje bestiet de breuk út in grut oantal lykweardige dimpels, en it breukmeganisme wurdt omfoarme fan brosse breuk nei duktile breuk.
Pleatsingstiid: 30 novimber 2024
