6063 aloi aluminium tergolong dalam aloi aluminium aluminium al-mg-Si yang rendah. Ia mempunyai prestasi pengacuan penyemperitan yang sangat baik, rintangan kakisan yang baik dan sifat mekanikal yang komprehensif. Ia juga digunakan secara meluas dalam industri automotif kerana pewarna pengoksidaan yang mudah. Dengan percepatan trend kereta ringan, aplikasi 6063 bahan penyemperitan aloi aluminium dalam industri automotif juga telah meningkat lagi.
Struktur mikro dan sifat bahan -bahan tersemperit dipengaruhi oleh kesan gabungan kelajuan penyemperitan, suhu penyemperitan dan nisbah penyemperitan. Antaranya, nisbah penyemperitan terutamanya ditentukan oleh tekanan penyemperitan, kecekapan pengeluaran dan peralatan pengeluaran. Apabila nisbah penyemperitan kecil, ubah bentuk aloi kecil dan penghalusan mikrostruktur tidak jelas; Meningkatkan nisbah penyemperitan boleh memperbaiki bijirin dengan ketara, memecahkan fasa kedua kasar, mendapatkan mikrostruktur seragam, dan memperbaiki sifat -sifat mekanikal aloi.
6061 dan 6063 aloi aluminium menjalani penyambungan semula dinamik semasa proses penyemperitan. Apabila suhu penyemperitan adalah malar, apabila nisbah penyemperitan meningkat, saiz bijian berkurangan, fasa pengukuhan disebarkan dengan halus, dan kekuatan tegangan dan pemanjangan aloi meningkat dengan sewajarnya; Walau bagaimanapun, apabila nisbah penyemperitan meningkat, daya penyemperitan yang diperlukan untuk proses penyemperitan juga meningkat, menyebabkan kesan terma yang lebih besar, menyebabkan suhu dalaman aloi meningkat, dan prestasi produk menurun. Eksperimen ini mengkaji kesan nisbah penyemperitan, terutamanya nisbah penyemperitan yang besar, pada struktur mikrostruktur dan mekanikal 6063 aloi aluminium.
1 Bahan dan Kaedah Eksperimen
Bahan eksperimen adalah 6063 aloi aluminium, dan komposisi kimia ditunjukkan dalam Jadual 1. Saiz asal ingot ialah φ55 mm × 165 mm, dan ia diproses menjadi bilet penyemperitan dengan saiz φ50 mm × 150 mm selepas homogenisasi Rawatan pada 560 ℃ selama 6 jam. Billet dipanaskan hingga 470 ℃ dan terus hangat. Suhu preheating laras penyemperitan adalah 420 ℃, dan suhu preheating acuan adalah 450 ℃. Apabila kelajuan penyemperitan (kelajuan bergerak rod penyemperitan) v = 5 mm/s kekal tidak berubah, 5 kumpulan ujian nisbah penyemperitan yang berlainan dijalankan, dan nisbah penyemperitan r adalah 17 (sepadan dengan diameter lubang mati d = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm), dan 156 (d = 4 mm).
Jadual 1 Komposisi Kimia 6063 AL Alloy (WT/%)
Selepas pengisaran kertas pasir dan penggilap mekanikal, sampel metallographic terukir dengan reagen HF dengan pecahan isipadu 40% untuk kira-kira 25 s, dan struktur metallographic sampel diperhatikan pada mikroskop optik Leica-5000. Sampel analisis tekstur dengan saiz 10 mm × 10 mm dipotong dari pusat bahagian membujur rod yang diekstrusi, dan pengisaran dan etsa mekanikal dilakukan untuk mengeluarkan lapisan tekanan permukaan. Angka tiang yang tidak lengkap dari tiga pesawat kristal {111}, {200}, dan {220} sampel diukur oleh penganalisis difraksi x-ray X'pert pro mRD syarikat panalitik, dan data tekstur diproses dan dianalisis oleh X'Pert Data View dan X'Pert Texture Software.
Spesimen tegangan aloi pelakon diambil dari pusat ingot, dan spesimen tegangan dipotong sepanjang arah penyemperitan selepas penyemperitan. Saiz kawasan tolok ialah φ4 mm × 28 mm. Ujian tegangan dijalankan menggunakan mesin ujian bahan universal SANS CMT5105 dengan kadar tegangan 2 mm/min. Nilai purata tiga spesimen standard dikira sebagai data harta mekanikal. Morfologi patah spesimen tegangan diperhatikan menggunakan mikroskop elektron pengimbasan rendah (Quanta 2000, FEI, Amerika Syarikat).
2 Keputusan dan Perbincangan
Rajah 1 menunjukkan mikrostruktur metallographic aloi aluminium AS-CAST sebelum dan selepas rawatan homogenisasi. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1a, bijirin α-Al dalam mikrostruktur AS-Cast bervariasi dalam saiz, sejumlah besar fasa β-Al9Fe2SI2 reticular berkumpul di sempadan bijian, dan sebilangan besar fasa Mg2SI berbutir wujud di dalam bijirin. Selepas ingot homogenisasi pada 560 ℃ selama 6 jam, fasa eutektik bukan keseimbangan antara dendrit aloi secara beransur-ansur dibubarkan, unsur-unsur aloi dibubarkan ke dalam matriks, struktur mikro adalah seragam, dan saiz bijirin purata adalah kira-kira 125 μm (Rajah 1B ).
Sebelum homogenisasi
Selepas rawatan seragam pada suhu 600 ° C selama 6 jam
Rajah.1 Struktur metallografi 6063 aloi aluminium sebelum dan selepas rawatan homogenisasi
Rajah 2 menunjukkan penampilan bar 6063 aluminium aloi dengan nisbah penyemperitan yang berbeza. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2, kualiti permukaan 6063 aloi aloi aluminium yang diekstrusi dengan nisbah penyemperitan yang berbeza adalah baik, terutamanya apabila nisbah penyemperitan meningkat kepada 156 (sepadan dengan kelajuan outlet penyemperitan bar 48 m/min), masih ada Kecacatan penyemperitan seperti retak dan mengelupas di permukaan bar, menunjukkan bahawa aloi aluminium 6063 juga mempunyai prestasi penyemperitan panas yang baik di bawah kelajuan tinggi dan penyemperitan besar nisbah.
Rajah.2 Penampilan rod aloi aluminium 6063 dengan nisbah penyemperitan yang berbeza
Rajah 3 menunjukkan mikrostruktur metallographic seksyen membujur bar 6063 aluminium aloi dengan nisbah penyemperitan yang berbeza. Struktur bijirin bar dengan nisbah penyemperitan yang berbeza menunjukkan tahap pemanjangan atau penghalusan yang berbeza. Apabila nisbah penyemperitan adalah 17, bijirin asal dipanjangkan di sepanjang arah penyemperitan, disertai dengan pembentukan sebilangan kecil bijirin yang direkristalisasi, tetapi bijirin masih agak kasar, dengan saiz bijirin purata kira -kira 85 μm (Rajah 3A) ; Apabila nisbah penyemperitan adalah 25, bijirin ditarik lebih langsing, bilangan bijirin yang telah direkristalisasi meningkat, dan saiz bijirin purata berkurangan kepada kira -kira 71 μm (Rajah 3B); Apabila nisbah penyemperitan adalah 39, kecuali sebilangan kecil bijirin yang cacat, mikrostruktur pada dasarnya terdiri daripada bijirin yang disusun semula dengan saiz yang tidak rata, dengan saiz bijian purata kira -kira 60 μm (Rajah 3C); Apabila nisbah penyemperitan adalah 69, proses penyambungan semula dinamik pada dasarnya selesai, bijirin asal kasar telah diubah sepenuhnya menjadi bijirin yang disusun semula secara seragam, dan saiz bijirin purata disempurnakan kepada kira -kira 41 μm (Rajah 3D); Apabila nisbah penyemperitan adalah 156, dengan kemajuan penuh proses penghabluran semula dinamik, mikrostruktur lebih seragam, dan saiz bijian sangat halus kepada kira -kira 32 μm (Rajah 3E). Dengan peningkatan nisbah penyemperitan, proses penghabluran semula dinamik diteruskan dengan lebih lengkap, mikrostruktur aloi menjadi lebih seragam, dan saiz bijirin sangat halus (Rajah 3F).
Rajah.3 Struktur Metallographic dan Saiz Biji Bahagian Longitudinal 6063 Rod aloi aluminium dengan nisbah penyemperitan yang berbeza
Rajah 4 menunjukkan angka tiang songsang 6063 aloi aloi aluminium dengan nisbah penyemperitan yang berbeza di sepanjang arah penyemperitan. Ia dapat dilihat bahawa mikrostruktur bar aloi dengan nisbah penyemperitan yang berbeza semuanya menghasilkan orientasi keutamaan yang jelas. Apabila nisbah penyemperitan adalah 17, tekstur yang lemah <115>+<100> terbentuk (Rajah 4A); Apabila nisbah penyemperitan adalah 39, komponen tekstur adalah tekstur yang lebih kuat <100> dan sedikit tekstur <115> yang lemah (Rajah 4B); Apabila nisbah penyemperitan adalah 156, komponen tekstur adalah tekstur <100> dengan kekuatan meningkat dengan ketara, manakala tekstur <115> hilang (Rajah 4C). Kajian telah menunjukkan bahawa logam padu berpusatkan wajah terutamanya membentuk <111> dan <100> tekstur wayar semasa penyemperitan dan lukisan. Sebaik sahaja tekstur dibentuk, sifat -sifat mekanikal suhu bilik menunjukkan anisotropi yang jelas. Kekuatan tekstur meningkat dengan peningkatan nisbah penyemperitan, menunjukkan bahawa bilangan bijirin dalam arah kristal tertentu selari dengan arah penyemperitan dalam aloi secara beransur -ansur meningkat, dan kekuatan tegangan membujur aloi meningkat. Mekanisme pengukuhan 6063 aloi aloi aloi panas bahan penyemperitan termasuk pengukuhan bijirin halus, pengukuhan dislokasi, pengukuhan tekstur, dan lain -lain. Dalam lingkungan parameter proses yang digunakan dalam kajian eksperimen ini, meningkatkan nisbah penyemperitan mempunyai kesan mempromosikan pada mekanisme pengukuhan di atas.
Rajah.4 Rajah Reverse Pole 6063 Rod aloi aluminium dengan nisbah penyemperitan yang berbeza di sepanjang arah penyemperitan
Rajah 5 adalah histogram sifat tegangan 6063 aloi aluminium selepas ubah bentuk pada nisbah penyemperitan yang berbeza. Kekuatan tegangan aloi pelakon adalah 170 MPa dan pemanjangan adalah 10.4%. Kekuatan tegangan dan pemanjangan aloi selepas penyemperitan meningkat dengan ketara, dan kekuatan tegangan dan pemanjangan secara beransur -ansur meningkat dengan peningkatan nisbah penyemperitan. Apabila nisbah penyemperitan adalah 156, kekuatan tegangan dan pemanjangan aloi mencapai nilai maksimum, ia pemanjangan. Kekuatan tegangan 6063 aloi aluminium yang diperolehi oleh nisbah penyemperitan yang besar adalah dekat dengan nilai kekuatan tegangan (240 MPa) yang diperolehi oleh penyemperitan sudut sudut 4-pass sama (ECAP), yang jauh lebih tinggi daripada nilai kekuatan tegangan (171.1 MPa) diperolehi oleh penyemperitan ECAP 1-pass 6063 aloi aluminium. Ia dapat dilihat bahawa nisbah penyemperitan yang besar dapat meningkatkan sifat -sifat mekanikal aloi ke tahap tertentu.
Peningkatan sifat -sifat mekanikal aloi dengan nisbah penyemperitan terutamanya berasal dari pengukuhan penghalusan bijirin. Apabila nisbah penyemperitan meningkat, bijirin ditapis dan ketumpatan dislokasi meningkat. Lebih banyak sempadan bijian per unit kawasan secara berkesan dapat menghalang pergerakan dislokasi, digabungkan dengan pergerakan bersama dan penyingkiran dislokasi, dengan itu meningkatkan kekuatan aloi. Semakin halus bijirin, semakin banyak batas -batas bijirin, dan ubah bentuk plastik dapat tersebar di lebih banyak biji -bijian, yang tidak kondusif untuk pembentukan retak, apalagi penyebaran retak. Lebih banyak tenaga boleh diserap semasa proses patah, dengan itu meningkatkan keplastikan aloi.
Rajah.5 Sifat tegangan 6063 aloi aluminium selepas pemutus dan penyemperitan
Morfologi fraktur tegangan aloi selepas ubah bentuk dengan nisbah penyemperitan yang berbeza ditunjukkan dalam Rajah 6. Tidak ada keriting yang terdapat dalam morfologi patah sampel as-cast (Rajah 6a), dan patahnya terdiri daripada kawasan rata dan tepi merobek , menunjukkan bahawa mekanisme fraktur tegangan aloi as-cast terutamanya patah rapuh. Morfologi fraktur aloi selepas penyemperitan telah berubah dengan ketara, dan patah terdiri daripada sejumlah besar dimalut equiaxed, menunjukkan bahawa mekanisme patah aloi selepas penyemperitan telah berubah dari patah rapuh ke fraktur mulur. Apabila nisbah penyemperitan adalah kecil, keriting adalah cetek dan saiz dosis adalah besar, dan pengedarannya tidak sekata; Oleh kerana nisbah penyemperitan meningkat, bilangan lekukan meningkat, saiz dosis lebih kecil dan pengedarannya seragam (Rajah 6b ~ f), yang bermaksud bahawa aloi mempunyai keplastikan yang lebih baik, yang konsisten dengan hasil ujian sifat mekanik di atas.
3 Kesimpulan
Dalam eksperimen ini, kesan nisbah penyemperitan yang berlainan pada mikrostruktur dan sifat 6063 aloi aluminium dianalisis di bawah syarat bahawa saiz billet, suhu pemanasan dan kelajuan penyemperitan kekal tidak berubah. Kesimpulannya adalah seperti berikut:
1) Penyambungan semula dinamik berlaku di 6063 aloi aluminium semasa penyemperitan panas. Dengan peningkatan nisbah penyemperitan, biji -bijian terus diperhalusi, dan biji -bijian memanjang di sepanjang arah penyemperitan diubah menjadi bijirin yang disusun semula, dan kekuatan tekstur dawai terus meningkat.
2) Oleh kerana kesan pengukuhan bijirin halus, sifat -sifat mekanikal aloi diperbaiki dengan peningkatan nisbah penyemperitan. Dalam julat parameter ujian, apabila nisbah penyemperitan adalah 156, kekuatan tegangan dan pemanjangan aloi mencapai nilai maksimum 228 MPa dan 26.9%.
Rajah.6 Morfologi patah tegangan 6063 aloi aluminium selepas pemutus dan penyemperitan
3) Morfologi patah spesimen as-cast terdiri daripada kawasan rata dan tepi air mata. Selepas penyemperitan, fraktur terdiri daripada sejumlah besar dimples equiaxed, dan mekanisme patah berubah dari patah rapuh ke fraktur mulur.
Masa Post: Nov-30-2024
