6063-aluminiumlegering behoort aan die lae-gelegeerde Al-Mg-Si-reeks hittebehandelbare aluminiumlegering. Dit het uitstekende ekstrusiegietprestasie, goeie korrosiebestandheid en omvattende meganiese eienskappe. Dit word ook wyd gebruik in die motorbedryf vanweë die maklike oksidasiekleur. Met die versnelling van die neiging van liggewig-motors, het die toepassing van 6063-aluminiumlegerings-ekstrusiemateriaal in die motorbedryf ook verder toegeneem.
Die mikrostruktuur en eienskappe van geëxtrudeerde materiale word beïnvloed deur die gekombineerde effekte van ekstrusiespoed, ekstrusietemperatuur en ekstrusieverhouding. Onder hulle word die ekstrusieverhouding hoofsaaklik bepaal deur die ekstrusiedruk, produksiedoeltreffendheid en produksietoerusting. Wanneer die ekstrusieverhouding klein is, is die legeringsvervorming klein en die mikrostruktuurverfyning is nie duidelik nie; die verhoging van die ekstrusieverhouding kan die korrels aansienlik verfyn, die growwe tweede fase opbreek, 'n eenvormige mikrostruktuur verkry en die meganiese eienskappe van die legering verbeter.
6061 en 6063 aluminiumlegerings ondergaan dinamiese herkristallisasie tydens die ekstrusieproses. Wanneer die ekstrusietemperatuur konstant is, soos die ekstrusieverhouding toeneem, neem die korrelgrootte af, word die versterkingsfase fyn versprei, en die treksterkte en verlenging van die legering neem dienooreenkomstig toe; soos die ekstrusieverhouding egter toeneem, neem die ekstrusiekrag wat benodig word vir die ekstrusieproses ook toe, wat 'n groter termiese effek veroorsaak, wat veroorsaak dat die interne temperatuur van die legering styg, en die werkverrigting van die produk afneem. Hierdie eksperiment bestudeer die effek van ekstrusieverhouding, veral groot ekstrusieverhouding, op die mikrostruktuur en meganiese eienskappe van 6063 aluminiumlegering.
1 Eksperimentele materiaal en metodes
Die eksperimentele materiaal is 6063 aluminiumlegering, en die chemiese samestelling word in Tabel 1 getoon. Die oorspronklike grootte van die staaf is Φ55 mm×165 mm, en dit word na homogenisering verwerk tot 'n ekstrusieblok met 'n grootte van Φ50 mm×150 mm behandeling by 560 ℃ vir 6 uur. Die knuppel word verhit tot 470 ℃ en warm gehou. Die voorverhittingstemperatuur van die ekstrusievat is 420 ℃, en die voorverhittingstemperatuur van die vorm is 450 ℃. Wanneer die ekstrusiespoed (ekstrusiestaaf beweegspoed) V=5 mm/s onveranderd bly, word 5 groepe verskillende ekstrusieverhoudingtoetse uitgevoer, en die ekstrusieverhoudings R is 17 (ooreenstem met die matrysgatdiameter D=12 mm), 25 (D=10 mm), 39 (D=8 mm), 69 (D=6 mm) en 156 (D=4 mm).
Tabel 1 Chemiese samestellings van 6063 Al-legering (gew./%)
Na skuurpapier maal en meganiese polering, is die metallografiese monsters geëts met HF reagens met 'n volume fraksie van 40% vir ongeveer 25 s, en die metallografiese struktuur van die monsters is waargeneem op 'n LEICA-5000 optiese mikroskoop. 'n Tekstuurontledingsmonster met 'n grootte van 10 mm×10 mm is vanaf die middel van die lengtesnit van die geëxtrudeerde staaf gesny, en meganiese maal en ets is uitgevoer om die oppervlakspanningslaag te verwyder. Die onvolledige poolfigure van die drie kristalvlakke {111}, {200} en {220} van die monster is gemeet deur die X′Pert Pro MRD X-straaldiffraksie-ontleder van PANalytical Company, en die tekstuurdata is verwerk en ontleed deur X′Pert Data View en X′Pert Texture sagteware.
Die trekmonster van die gegote legering is uit die middel van die ingot geneem, en die trekmonster is langs die ekstrusierigting gesny na ekstrusie. Die maatoppervlakte was Φ4 mm×28 mm. Die trektoets is uitgevoer met behulp van 'n SANS CMT5105 universele materiaaltoetsmasjien met 'n trektempo van 2 mm/min. Die gemiddelde waarde van die drie standaardmonsters is bereken as die meganiese eienskapdata. Die breukmorfologie van die trekmonsters is waargeneem met behulp van 'n lae-vergroting skandeerelektronmikroskoop (Quanta 2000, FEI, VSA).
2 Resultate en bespreking
Figuur 1 toon die metallografiese mikrostruktuur van die as-cast 6063 aluminium allooi voor en na homogenisering behandeling. Soos getoon in Figuur 1a, verskil die α-Al-korrels in die soos gegote mikrostruktuur in grootte, 'n groot aantal retikulêre β-Al9Fe2Si2-fases versamel by die korrelgrense, en 'n groot aantal korrelvormige Mg2Si-fases bestaan binne die korrels. Nadat die blokkie vir 6 uur by 560 ℃ gehomogeniseer is, het die nie-ewewig eutektiese fase tussen die legeringsdendriete geleidelik opgelos, die legeringselemente in die matriks opgelos, die mikrostruktuur was uniform en die gemiddelde korrelgrootte was ongeveer 125 μm (Figuur 1b) ).
Voor homogenisering
Na eenvormende behandeling by 600°C vir 6 uur
Fig.1 Metallografiese struktuur van 6063 aluminiumlegering voor en na homogeniseringsbehandeling
Figuur 2 toon die voorkoms van 6063 aluminiumlegeringsstawe met verskillende ekstrusieverhoudings. Soos in Figuur 2 getoon, is die oppervlakkwaliteit van 6063 aluminiumlegeringsstawe wat met verskillende ekstrusieverhoudings geëxtrudeer is goed, veral wanneer die ekstrusieverhouding tot 156 verhoog word (wat ooreenstem met die staafekstrusie-uitlaatspoed van 48 m/min), is daar steeds geen ekstrusiedefekte soos krake en afskilfering op die oppervlak van die staaf, wat aandui dat 6063 aluminiumlegering het ook goeie warm ekstrusievormende werkverrigting onder hoë spoed en groot ekstrusieverhouding.
Fig.2 Voorkoms van 6063 aluminiumlegeringsstawe met verskillende ekstrusieverhoudings
Figuur 3 toon die metallografiese mikrostruktuur van die lengtesnit van die 6063 aluminiumlegeringsstaaf met verskillende ekstrusieverhoudings. Die korrelstruktuur van die staaf met verskillende ekstrusieverhoudings toon verskillende grade van verlenging of verfyning. Wanneer die ekstrusieverhouding 17 is, word die oorspronklike korrels langs die ekstrusierigting verleng, gepaardgaande met die vorming van 'n klein aantal herkristalliseerde korrels, maar die korrels is steeds relatief grof, met 'n gemiddelde korrelgrootte van ongeveer 85 μm (Figuur 3a). ; wanneer die ekstrusieverhouding 25 is, word die korrels slanker getrek, die aantal herkristalliseerde korrels neem toe en die gemiddelde korrelgrootte verminder tot ongeveer 71 μm (Figuur 3b); wanneer die ekstrusieverhouding 39 is, behalwe vir 'n klein aantal vervormde korrels, is die mikrostruktuur basies saamgestel uit gelykassige herkristalliseerde korrels van ongelyke grootte, met 'n gemiddelde korrelgrootte van ongeveer 60 μm (Figuur 3c); wanneer die ekstrusieverhouding 69 is, is die dinamiese herkristallisasieproses basies voltooi, die growwe oorspronklike korrels is heeltemal omskep in eenvormig gestruktureerde herkristalliseerde korrels, en die gemiddelde korrelgrootte word verfyn tot ongeveer 41 μm (Figuur 3d); wanneer die ekstrusieverhouding 156 is, met die volle vordering van die dinamiese herkristallisasieproses, is die mikrostruktuur meer eenvormig, en die korrelgrootte is grootliks verfyn tot ongeveer 32 μm (Figuur 3e). Met die toename in ekstrusieverhouding, gaan die dinamiese herkristallisasieproses meer volledig voort, die legeringsmikrostruktuur word meer eenvormig, en die korrelgrootte word aansienlik verfyn (Figuur 3f).
Fig.3 Metallografiese struktuur en korrelgrootte van lengtesnit van 6063 aluminiumlegeringsstawe met verskillende ekstrusieverhoudings
Figuur 4 toon die omgekeerde poolfigure van 6063 aluminiumlegeringsstawe met verskillende ekstrusieverhoudings langs die ekstrusierigting. Dit kan gesien word dat die mikrostrukture van allooistawe met verskillende ekstrusieverhoudings almal duidelike voorkeuroriëntasie produseer. Wanneer die ekstrusieverhouding 17 is, word 'n swakker <115>+<100> tekstuur gevorm (Figuur 4a); wanneer die ekstrusieverhouding 39 is, is die tekstuurkomponente hoofsaaklik die sterker <100> tekstuur en 'n klein hoeveelheid swak <115> tekstuur (Figuur 4b); wanneer die ekstrusieverhouding 156 is, is die tekstuurkomponente die <100> tekstuur met aansienlik verhoogde sterkte, terwyl die <115> tekstuur verdwyn (Figuur 4c). Studies het getoon dat gesiggesentreerde kubieke metale hoofsaaklik <111> en <100> draadteksture tydens ekstrusie en trek vorm. Sodra die tekstuur gevorm is, toon die kamertemperatuur meganiese eienskappe van die legering duidelike anisotropie. Die tekstuursterkte neem toe met die toename van die ekstrusieverhouding, wat aandui dat die aantal korrels in 'n sekere kristalrigting parallel met die ekstrusierigting in die legering geleidelik toeneem, en die longitudinale treksterkte van die legering toeneem. Die versterkingsmeganismes van 6063 aluminiumlegerings warm ekstrusiemateriale sluit in fynkorrelversterking, ontwrigtingversterking, tekstuurversterking, ens. Binne die reeks prosesparameters wat in hierdie eksperimentele studie gebruik word, het die verhoging van die ekstrusieverhouding 'n bevorderende effek op die bogenoemde versterkingsmeganismes.
Fig.4 Omgekeerde pooldiagram van 6063 aluminiumlegeringsstawe met verskillende ekstrusieverhoudings langs die ekstrusierigting
Figuur 5 is 'n histogram van die trekeienskappe van 6063 aluminiumlegering na vervorming by verskillende ekstrusieverhoudings. Die treksterkte van die gegote legering is 170 MPa en die rek is 10,4%. Die treksterkte en verlenging van die legering na ekstrusie word aansienlik verbeter, en die treksterkte en verlenging neem geleidelik toe met die toename in die ekstrusieverhouding. Wanneer die ekstrusieverhouding 156 is, bereik die treksterkte en verlenging van die legering die maksimum waarde, wat onderskeidelik 228 MPa en 26.9% is, wat ongeveer 34% hoër is as die treksterkte van die gegote legering en ongeveer 158% hoër as die verlenging. Die treksterkte van 6063 aluminiumlegering verkry deur 'n groot ekstrusieverhouding is naby aan die treksterktewaarde (240 MPa) verkry deur 4-deurgang gelyke kanaal hoekekstrudering (ECAP), wat baie hoër is as die treksterktewaarde (171.1 MPa) verkry deur 1-deurgang ECAP ekstrusie van 6063 aluminium legering. Dit kan gesien word dat 'n groot ekstrusieverhouding die meganiese eienskappe van die legering tot 'n sekere mate kan verbeter.
Die verbetering van die meganiese eienskappe van die legering deur ekstrusieverhouding kom hoofsaaklik van graanverfyningversterking. Soos die ekstrusieverhouding toeneem, word die korrels verfyn en die ontwrigtingsdigtheid verhoog. Meer graangrense per oppervlakte-eenheid kan effektief die beweging van ontwrigtings belemmer, gekombineer met die onderlinge beweging en verstrengeling van ontwrigtings, en sodoende die sterkte van die legering verbeter. Hoe fyner die korrels is, hoe kronkeliger is die korrelgrense, en die plastiese vervorming kan in meer korrels versprei word, wat nie bevorderlik is vir die vorming van krake nie, wat nog te sê van die voortplanting van krake. Meer energie kan tydens die breukproses geabsorbeer word, waardeur die plastisiteit van die legering verbeter word.
Fig.5 Trek-eienskappe van 6063 aluminiumlegering na giet en ekstrusie
Die trekbreukmorfologie van die legering na vervorming met verskillende ekstrusieverhoudings word in Figuur 6 getoon. Geen kuiltjies is gevind in die breukmorfologie van die gegote monster (Figuur 6a), en die breuk was hoofsaaklik saamgestel uit plat areas en skeurrande , wat aandui dat die trekbreukmeganisme van die gegote legering hoofsaaklik brosbreuk was. Die breukmorfologie van die legering na ekstrusie het aansienlik verander, en die breuk is saamgestel uit 'n groot aantal gelykassige kuiltjies, wat aandui dat die breukmeganisme van die legering na ekstrusie verander het van bros breuk na rekbaar breuk. Wanneer die ekstrusieverhouding klein is, is die kuiltjies vlak en die kuiltjiegrootte is groot, en die verspreiding is ongelyk; soos die ekstrusieverhouding toeneem, neem die aantal kuiltjies toe, die kuiltjiegrootte is kleiner en die verspreiding is eenvormig (Figuur 6b~f), wat beteken dat die legering beter plastisiteit het, wat ooreenstem met die meganiese eienskappe toetsresultate hierbo.
3 Gevolgtrekking
In hierdie eksperiment is die uitwerking van verskillende ekstrusieverhoudings op die mikrostruktuur en eienskappe van 6063 aluminiumlegering ontleed onder die voorwaarde dat die blokgrootte, ingotverhittingstemperatuur en ekstrusiespoed onveranderd gebly het. Die gevolgtrekkings is soos volg:
1) Dinamiese herkristallisasie vind plaas in 6063 aluminiumlegering tydens warm ekstrusie. Met die toename in ekstrusieverhouding word die korrels voortdurend verfyn, en die korrels wat langs die ekstrusierigting verleng word, word omskep in gelykassige herkristalliseerde korrels, en die sterkte van <100> draadtekstuur word voortdurend verhoog.
2) As gevolg van die effek van fynkorrelversterking, word die meganiese eienskappe van die legering verbeter met die toename in ekstrusieverhouding. Binne die reeks toetsparameters, wanneer die ekstrusieverhouding 156 is, bereik die treksterkte en verlenging van die legering die maksimum waardes van onderskeidelik 228 MPa en 26,9%.
Fig.6 Trekbreukmorfologieë van 6063 aluminiumlegering na giet en ekstrusie
3) Die fraktuurmorfologie van die gegote monster is saamgestel uit plat areas en skeurrande. Na ekstrusie word die breuk saamgestel uit 'n groot aantal gelykassige kuiltjies, en die breukmeganisme word van bros breuk na rekbaar breuk getransformeer.
Pos tyd: Nov-30-2024
