6063 Aluminiumlegering behoort tot die lae-gelegeerde Al-Mg-Si-reeks hittebehandelbare aluminiumlegering. Dit het 'n uitstekende ekstrusievorming, goeie korrosie -weerstand en omvattende meganiese eienskappe. Dit word ook wyd in die motorbedryf gebruik as gevolg van die maklike oksidasie -kleur. Met die versnelling van die neiging van liggewigmotors, het die toepassing van 6063 aluminiumlegeringsmateriaal in die motorbedryf ook verder toegeneem.
Die mikrostruktuur en eienskappe van geëxtrudeerde materiale word beïnvloed deur die gekombineerde effekte van die ekstruderingsnelheid, extrusie -temperatuur en ekstruderingsverhouding. Onder hulle word die ekstruderingsverhouding hoofsaaklik bepaal deur die ekstrusiedruk, produksiedoeltreffendheid en produksietoerusting. As die ekstruderingsverhouding klein is, is die legeringsvervorming klein en is die mikrostruktuurverfyning nie voor die hand liggend nie; Die verhoging van die ekstruderingsverhouding 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 extrusieproses. As die ekstruderingstemperatuur konstant is, namate die ekstruderingsverhouding toeneem, neem die korrelgrootte af, word die versterkingsfase fyn versprei, en die treksterkte en verlenging van die legering neem toe; Namate die extrusieverhouding toeneem, neem die extrusie -krag wat benodig word vir die ekstruderingsproses egter ook toe, wat 'n groter termiese effek veroorsaak, wat veroorsaak dat die interne temperatuur van die legering styg, en die prestasie van die produk daal. Hierdie eksperiment bestudeer die effek van die ekstruderingsverhouding, veral 'n groot ekstruderingsverhouding, op die mikrostruktuur en meganiese eienskappe van 6063 aluminiumlegering.
1 eksperimentele materiale en metodes
Die eksperimentele materiaal is 6063 aluminiumlegering, en die chemiese samestelling word in Tabel 1 getoon. Die oorspronklike grootte van die ingot is φ55 mm × 165 mm, en dit word verwerk tot 'n ekstrudering billet met 'n grootte van φ50 mm × 150 mm na homogenisering behandeling op 560 ℃ vir 6 uur. Die billet word tot 470 ℃ verhit en warm gehou. Die voorverhittingstemperatuur van die ekstruderingsvat is 420 ℃, en die voorverhittingstemperatuur van die vorm is 450 ℃. As die ekstrusysnelheid (extrusie staaf bewegende snelheid) V = 5 mm/s onveranderd bly, word 5 groepe verskillende extrusieverhoudingstoetse uitgevoer, en die ekstruderingsverhoudings r is 17 (wat ooreenstem met die gate deursnee 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 Alloy (WT/%)
Na sandpapier-slyp en meganiese poleerwerk, is die metallografiese monsters met HF-reagens met 'n volume fraksie van 40% vir ongeveer 25 s geëtste, en die metallografiese struktuur van die monsters is op 'n Leica-5000 optiese mikroskoop waargeneem. 'N Tekstuuranalise -monster met 'n grootte van 10 mm × 10 mm is van die middel van die lengte -gedeelte van die geëxtrudeerde staaf gesny, en meganiese maal en ets is uitgevoer om die oppervlakspanninglaag te verwyder. Die onvolledige paalfigure van die drie kristalvliegtuie {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 geanaliseer. deur X′PERT Data View en X′pert Texture Software.
Die trekmonster van die gegote legering is uit die middel van die ingot geneem, en die trekmonster is na die ekstrudering in die ekstruderingsrigting gesny. Die grootte van die meter was φ4 mm × 28 mm. Die trektoets is uitgevoer met behulp van 'n SANS CMT5105 Universal Material Testing Machine met 'n trektempo van 2 mm/min. Die gemiddelde waarde van die drie standaardmonsters is bereken as die meganiese eienskapdata. Die fraktuurmorfologie van die trekmonsters is waargeneem met behulp van 'n elektroniese mikroskoop met 'n lae verdeling (Quanta 2000, FEI, VSA).
2 Resultate en bespreking
Figuur 1 toon die metallografiese mikrostruktuur van die AS-Cast 6063 aluminiumlegering voor en na homogenisasiebehandeling. Soos aangetoon in Figuur 1A, verskil die α-AL-korrels in die mikrostruktuur met die gegote in grootte, 'n groot aantal retikulêre ß-AL9Fe2Si2-fases kom by die korrelgrense in, en daar bestaan 'n groot aantal korrelvormige Mg2Si-fase binne die korrels. Nadat die Ingot vir 6 uur op 560 ℃ gehomogeniseer is, het die nie-ewewig-eutektiese fase tussen die legeringsdendriete geleidelik opgelos, die legeringselemente opgelos in die matriks, die mikrostruktuur was eenvormig, en die gemiddelde korrelgrootte was ongeveer 125 μM (Figuur 1b ).
Voor homogenisering
Na die behandeling van die behandeling by 600 ° C vir 6 uur
Fig.1 Metallografiese struktuur van 6063 aluminiumlegering voor en na homogenisasiebehandeling
Figuur 2 toon die voorkoms van 6063 aluminiumlegeringsstawe met verskillende ekstruderingsverhoudings. Soos getoon in Figuur 2, is die oppervlakgehalte van 6063 aluminiumlegeringsstawe wat met verskillende ekstruderingsverhoudings uitgedruk is, goed, veral as die ekstruderingsverhouding tot 156 verhoog word (wat ooreenstem met die snelheid van die uittrekseluitlaat van 48 m/min), is daar steeds geen Ekstrusiedefekte soos krake en skil op die oppervlak van die balk, wat aandui dat 6063 aluminiumlegering ook 'n goeie warm ekstrudering het, vorm die werkverrigting onder hoë snelheid en groot ekstrudering verhouding.
Fig.2 Voorkoms van 6063 aluminiumlegeringsstawe met verskillende ekstruderingsverhoudings
Figuur 3 toon die metallografiese mikrostruktuur van die longitudinale gedeelte van die 6063 aluminiumlegeringsstaaf met verskillende ekstruderingsverhoudings. Die graanstruktuur van die staaf met verskillende ekstruderingsverhoudings toon verskillende grade van verlenging of verfyning. As die extrusieverhouding 17 is, word die oorspronklike korrels verleng in die ekstruderingsrigting, gepaard met die vorming van 'n klein aantal herkristalliseerde korrels, maar die korrels is nog steeds relatief grof, met 'n gemiddelde korrelgrootte van ongeveer 85 μm (Figuur 3a) ; As die ekstruderingsverhouding 25 is, word die korrels slanker getrek, die aantal herkristalliseerde korrels neem toe, en die gemiddelde korrelgrootte neem af tot ongeveer 71 μm (Figuur 3b); As die ekstruderingsverhouding 39 is, behalwe vir 'n klein aantal vervormde korrels, bestaan die mikrostruktuur basies uit gelykstaande herkristalliseerde korrels van ongelyke grootte, met 'n gemiddelde korrelgrootte van ongeveer 60 μm (Figuur 3c); As die extrusieverhouding 69 is, word die dinamiese herkristallisasieproses basies voltooi, is die growwe oorspronklike korrels heeltemal omskep in eenvormig gestruktureerde herkristalliseerde korrels, en die gemiddelde korrelgrootte word tot ongeveer 41 μM verfyn (Figuur 3D); As die ekstruderingsverhouding 156 is, met die volle vordering van die dinamiese herkristallisasieproses, is die mikrostruktuur meer eenvormig, en die korrelgrootte word baie verfyn tot ongeveer 32 μm (Figuur 3e). Met die toename in die ekstruderingsverhouding, word die dinamiese herkristallisasieproses meer volledig, die legeringsmikrostruktuur word meer eenvormig, en die korrelgrootte is aansienlik verfyn (Figuur 3F).
Fig.3 Metallografiese struktuur en korrelgrootte van die longitudinale gedeelte van 6063 aluminiumlegeringsstawe met verskillende ekstruderingsverhoudings
Figuur 4 toon die omgekeerde paalfigure van 6063 aluminiumlegeringsstawe met verskillende ekstruderingsverhoudings in die ekstruderingsrigting. Daar kan gesien word dat die mikrostrukture van legeringsstawe met verskillende ekstruderingsverhoudings almal voor die hand liggende voorkeuroriëntasie lewer. Wanneer die ekstruderingsverhouding 17 is, word 'n swakker <115>+<100> tekstuur gevorm (Figuur 4A); As die ekstruderingsverhouding 39 is, is die tekstuurkomponente hoofsaaklik die sterker <100> tekstuur en 'n klein hoeveelheid swak <115> tekstuur (Figuur 4b); As die ekstruderingsverhouding 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 vorm <111> en <100> draadteksture tydens ekstrudering en tekening. Sodra die tekstuur gevorm is, toon die meganiese eienskappe van kamertemperatuur van die legering duidelike anisotropie. Die tekstuursterkte neem toe met die toename in die extrusieverhouding, wat daarop dui dat die aantal korrels in 'n sekere kristalrigting parallel met die extrusierigting in die legering geleidelik toeneem, en die lengte -treksterkte van die legering neem toe. Die versterkingsmeganismes van 6063 aluminiumlegering warm ekstruderingsmateriaal sluit in fyn korrelversterking, ontwrigtingversterking, tekstuurversterking, ens. Binne die proses van prosesparameters wat in hierdie eksperimentele studie gebruik word, het die verhoging van die ekstruderingsverhouding 'n bevorderende effek op bogenoemde versterkingsmeganismes.
Fig.4 Omgekeerde pooldiagram van 6063 aluminiumlegeringsstawe met verskillende ekstruderingsverhoudings langs die ekstrusierigting
Figuur 5 is 'n histogram van die trek eienskappe van 6063 aluminiumlegering na vervorming by verskillende ekstruderingsverhoudings. Die treksterkte van die gegote legering is 170 MPa en die verlenging is 10,4%. Die treksterkte en verlenging van die legering na ekstrudering word aansienlik verbeter, en die treksterkte en verlenging neem geleidelik toe met die toename in die ekstruderingsverhouding. As die ekstruderingsverhouding 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 gietlegering en ongeveer 158% hoër as die verlenging. Die treksterkte van 6063 aluminiumlegering wat deur 'n groot ekstruderingsverhouding verkry is, is naby die trekkragwaarde (240 MPa) wat verkry is deur 4-pass-gelyke kanaal hoekekstrusie (ECAP), wat baie hoër is as die trekkragwaarde (171,1 MPa) verkry deur 1-pass ECAP-ekstrudering van 6063 aluminiumlegering. Daar kan gesien word dat 'n groot ekstruderingsverhouding die meganiese eienskappe van die legering tot 'n sekere mate kan verbeter.
Die verbetering van die meganiese eienskappe van die legering deur extrusieverhouding kom hoofsaaklik van die versterking van graanverfyning. Namate die ekstruderingsverhouding toeneem, word die korrels verfyn en neem die ontwrigtingsdigtheid toe. Meer korrelgrense per eenheidsarea kan die beweging van ontwrigtings effektief belemmer, gekombineer met die onderlinge beweging en verstrengeling van ontwrigtings, waardeur die sterkte van die legering verbeter word. Hoe fyner die korrels, hoe meer is die korrelgrense en die plastiese vervorming in meer korrels versprei, wat nie bevorderlik is vir die vorming van krake nie, laat staan nog die voortplanting van krake. Meer energie kan tydens die breukproses opgeneem word, waardeur die plastisiteit van die legering verbeter word.
Fig.5 Trekseienskappe van 6063 aluminiumlegering na giet en extrusie
Die trekfraktuurmorfologie van die legering na vervorming met verskillende ekstruderingsverhoudings word in Figuur 6 getoon. Geen kuiltjies is gevind in die breukmorfologie van die as-gegote monster nie (Figuur 6A), en die breuk bestaan hoofsaaklik uit plat gebiede en skeurrande , wat aandui dat die trekfraktuurmeganisme van die as-gegote legering hoofsaaklik bros breuk was. Die breukmorfologie van die legering na ekstrudering het aansienlik verander, en die breuk bestaan uit 'n groot aantal gelyke kuiltjies, wat aandui dat die breukmeganisme van die legering na ekstrudering van brose breuk na smeebare breuk verander het. As die extrusieverhouding klein is, is die kuiltjies vlak en is die kuilgrootte groot, en die verspreiding is ongelyk; Namate die extrusieverhouding toeneem, neem die aantal kuiltjies toe, die kuilgrootte 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 Slot
In hierdie eksperiment is die gevolge van verskillende ekstruderingsverhoudings op die mikrostruktuur en eienskappe van 6063 aluminiumlegering geanaliseer onder die voorwaarde dat die billetgrootte, Ingot -verhittingstemperatuur en ekstruderingsnelheid onveranderd gebly het. Die gevolgtrekkings is soos volg:
1) Dinamiese herkristallisasie vind plaas in 6063 aluminiumlegering tydens warm ekstrudering. Met die toename in die ekstruderingsverhouding word die korrels voortdurend verfyn, en die korrels wat langs die ekstruderingsrigting verleng word, word omskep in gelykstaande herkristalliseerde korrels, en die sterkte van <100> draadtekstuur word voortdurend verhoog.
2) As gevolg van die effek van fyn graanversterking, word die meganiese eienskappe van die legering verbeter met die toename in die ekstruderingsverhouding. Binne die reeks toetsparameters, wanneer die ekstruderingsverhouding 156 is, bereik die treksterkte en verlenging van die legering die maksimum waardes van onderskeidelik 228 MPa en 26,9%.
Fig.6 Trekfraktuurmorfologieë van 6063 aluminiumlegering na giet en extrusie
3) Die breukmorfologie van die as-gietmonster bestaan uit plat gebiede en traanrande. Na extrusie bestaan die breuk uit 'n groot aantal gelykstaande kuiltjies, en die breukmeganisme word getransformeer van bros breuk na rekbare breuk.
Postyd: Nov-30-2024
