Jika sifat mekanikal penyemperitan tidak seperti yang diharapkan, perhatian biasanya tertumpu pada komposisi awal bilet atau keadaan penyemperitan/penuaan. Beberapa orang mempersoalkan sama ada homogenisasi itu sendiri boleh menjadi isu. Malah, peringkat homogenisasi adalah penting untuk menghasilkan penyemperitan berkualiti tinggi. Kegagalan untuk mengawal langkah homogenisasi dengan betul boleh menyebabkan:
●Peningkatan tekanan terobosan
●Lebih banyak kecacatan
●Tekstur coretan selepas anodisasi
●Kelajuan penyemperitan yang lebih rendah
●Sifat mekanikal yang lemah
Peringkat homogenisasi mempunyai dua tujuan utama: menapis sebatian antara logam yang mengandungi besi, dan mengagihkan semula magnesium (Mg) dan silikon (Si). Dengan meneliti struktur mikro bilet sebelum dan selepas penghomogenan, seseorang boleh meramalkan sama ada bilet akan berfungsi dengan baik semasa penyemperitan.
Kesan Homogenisasi Billet pada Pengerasan
Dalam penyemperitan 6XXX, kekuatan datang daripada fasa kaya Mg dan Si yang terbentuk semasa penuaan. Keupayaan untuk membentuk fasa ini bergantung pada meletakkan unsur-unsur ke dalam larutan pepejal sebelum penuaan bermula. Untuk Mg dan Si akhirnya menjadi sebahagian daripada larutan pepejal, logam mesti dipadamkan dengan cepat dari atas 530 °C. Pada suhu di atas titik ini, Mg dan Si secara semula jadi larut ke dalam aluminium. Walau bagaimanapun, semasa penyemperitan, logam hanya kekal di atas suhu ini untuk masa yang singkat. Untuk memastikan semua Mg dan Si larut, zarah Mg dan Si perlu agak kecil. Malangnya, semasa penuangan, Mg dan Si memendakan sebagai blok Mg₂Si yang agak besar (Rajah 1a).
Kitaran homogenisasi biasa untuk 6060 bilet ialah 560 °C selama 2 jam. Semasa proses ini, memandangkan bilet kekal melebihi 530 °C untuk tempoh yang lama, Mg₂Si larut. Apabila disejukkan, ia memendakan semula dalam taburan yang lebih halus (Rajah 1c). Jika suhu homogenisasi tidak cukup tinggi, atau masa terlalu singkat, beberapa zarah Mg₂Si yang besar akan kekal. Apabila ini berlaku, larutan pepejal selepas penyemperitan mengandungi kurang Mg dan Si, menjadikannya mustahil untuk membentuk ketumpatan tinggi mendakan pengerasan—membawa kepada pengurangan sifat mekanikal.
Rajah 1. Mikrograf optik bilet 6060 yang digilap dan 2% terukir HF: (a) sebagai tuang, (b) dihomogenkan sebahagiannya, (c) dihomogenkan sepenuhnya.
Peranan Homogenisasi pada Intermetalik yang mengandungi Besi
Besi (Fe) mempunyai kesan yang lebih besar pada keliatan patah berbanding kekuatan. Dalam aloi 6XXX, fasa Fe cenderung membentuk fasa β (Al₅(FeMn)Si atau Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) semasa penuangan. Fasa-fasa ini adalah besar, bersudut, dan mengganggu penyemperitan (diserlahkan dalam Rajah 2a). Semasa homogenisasi, unsur berat (Fe, Mn, dsb.) meresap, dan fasa sudut besar menjadi lebih kecil dan lebih bulat (Rajah 2b).
Daripada imej optik sahaja, sukar untuk membezakan pelbagai fasa, dan adalah mustahil untuk mengukurnya dengan pasti. Di Innoval, kami mengukur homogenisasi bilet menggunakan kaedah pengesanan dan pengelasan ciri dalaman kami (FDC), yang memberikan nilai %α untuk bilet. Ini membolehkan kami menilai kualiti homogenisasi.
Rajah 2. Mikrograf optik bilet (a) sebelum dan (b) selepas penhomogenan.
Kaedah Pengesanan dan Pengelasan Ciri (FDC).
Rajah 3a menunjukkan sampel yang digilap dianalisis dengan mengimbas mikroskop elektron (SEM). Teknik ambang skala kelabu kemudiannya digunakan untuk memisahkan dan mengenal pasti antara logam, yang kelihatan putih dalam Rajah 3b. Teknik ini membolehkan analisis kawasan sehingga 1 mm², bermakna lebih 1000 ciri individu boleh dianalisis sekaligus.
Rajah 3. (a) Imej elektron berselerak belakang bagi bilet 6060 terhomogen, (b) mengenal pasti ciri individu daripada (a).
Komposisi Zarah
Sistem Innoval dilengkapi dengan pengesan sinar-X (EDX) Penyebaran tenaga Oxford Instruments Xplore 30. Ini membolehkan pengumpulan spektrum EDX automatik pantas dari setiap titik yang dikenal pasti. Daripada spektrum ini, komposisi zarah boleh ditentukan, dan nisbah Fe:Si relatif disimpulkan.
Bergantung pada kandungan Mn atau Cr aloi, unsur berat lain juga boleh disertakan. Untuk beberapa aloi 6XXX (kadang-kadang dengan Mn yang ketara), nisbah (Fe+Mn):Si digunakan sebagai rujukan. Nisbah ini kemudiannya boleh dibandingkan dengan antara logam yang mengandungi Fe yang diketahui.
β-fasa (Al₅(FeMn)Si atau Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Nisbah Si ≈ 2. α-fasa (Al₁₂(FeMn)₃Si atau Al₈.₃(FeMn)₈Si): nisbah 4–6,₈Si Perisian tersuai kami membolehkan kami menetapkan ambang dan mengklasifikasikan setiap zarah sebagai α atau β, kemudian memetakan kedudukannya dalam struktur mikro (Rajah 4). Ini memberikan anggaran peratusan α yang diubah dalam bilet terhomogen.
Rajah 4. (a) Peta menunjukkan zarah terkelas α- dan β, (b) plot serakan bagi nisbah (Fe+Mn):Si.
Perkara yang Data Boleh Beritahu Kami
Rajah 5 menunjukkan contoh bagaimana maklumat ini digunakan. Dalam kes ini, keputusan menunjukkan pemanasan tidak seragam dalam relau tertentu, atau mungkin suhu titik tetap tidak dicapai. Untuk menilai dengan betul kes sedemikian, kedua-dua bilet ujian dan bilet rujukan kualiti yang diketahui diperlukan. Tanpa ini, julat %α yang dijangkakan untuk komposisi aloi itu tidak dapat diwujudkan.
Rajah 5. Perbandingan %α dalam bahagian berlainan relau penghomogenan berprestasi buruk.
Masa siaran: Ogos-30-2025
