Ang 6063 aluminum alloy ay kabilang sa mababang-alloyed na Al-Mg-Si series na heat-treatable aluminum alloy. Ito ay may mahusay na extrusion molding performance, mahusay na corrosion resistance at komprehensibong mekanikal na katangian. Malawak din itong ginagamit sa industriya ng automotive dahil sa madaling pagkulay ng oksihenasyon nito. Sa pagbilis ng trend ng magaan na mga sasakyan, ang paggamit ng 6063 aluminum alloy extrusion na materyales sa industriya ng automotive ay tumaas pa.
Ang microstructure at mga katangian ng mga extruded na materyales ay apektado ng pinagsamang epekto ng bilis ng extrusion, temperatura ng extrusion at ratio ng extrusion. Kabilang sa mga ito, ang extrusion ratio ay pangunahing tinutukoy ng extrusion pressure, kahusayan sa produksyon at kagamitan sa produksyon. Kapag ang extrusion ratio ay maliit, ang haluang metal pagpapapangit ay maliit at ang microstructure refinement ay hindi halata; Ang pagtaas ng extrusion ratio ay maaaring makabuluhang pinuhin ang mga butil, masira ang magaspang na ikalawang bahagi, makakuha ng isang pare-parehong microstructure, at mapabuti ang mga mekanikal na katangian ng haluang metal.
Ang 6061 at 6063 na mga aluminyo na haluang metal ay sumasailalim sa dynamic na recrystallization sa panahon ng proseso ng extrusion. Kapag ang temperatura ng extrusion ay pare-pareho, habang tumataas ang ratio ng extrusion, bumababa ang laki ng butil, ang bahagi ng pagpapalakas ay pinong dispersed, at ang lakas ng makunat at pagpahaba ng haluang metal ay tumataas nang naaayon; gayunpaman, habang tumataas ang ratio ng extrusion, tumataas din ang puwersa ng extrusion na kinakailangan para sa proseso ng extrusion, na nagiging sanhi ng mas malaking thermal effect, na nagiging sanhi ng pagtaas ng panloob na temperatura ng haluang metal, at ang pagganap ng produkto ay bumaba. Pinag-aaralan ng eksperimentong ito ang epekto ng extrusion ratio, lalo na ang malaking extrusion ratio, sa microstructure at mechanical properties ng 6063 aluminum alloy.
1 Mga pang-eksperimentong materyales at pamamaraan
Ang pang-eksperimentong materyal ay 6063 aluminyo na haluang metal, at ang kemikal na komposisyon ay ipinapakita sa Talahanayan 1. Ang orihinal na sukat ng ingot ay Φ55 mm × 165 mm, at ito ay naproseso sa isang extrusion billet na may sukat na Φ50 mm × 150 mm pagkatapos ng homogenization paggamot sa 560 ℃ sa loob ng 6 na oras. Ang billet ay pinainit hanggang 470 ℃ at pinananatiling mainit. Ang preheating na temperatura ng extrusion barrel ay 420 ℃, at ang preheating na temperatura ng amag ay 450 ℃. Kapag ang bilis ng extrusion (extrusion rod moving speed) V=5 mm/s ay nananatiling hindi nagbabago, 5 grupo ng iba't ibang extrusion ratio test ang isinasagawa, at ang extrusion ratio R ay 17 (naaayon sa die hole diameter D=12 mm), 25 (D=10 mm), 39 (D=8 mm), 69 (D=6 mm), at 156 (D=4 mm).
Talahanayan 1 Mga kemikal na komposisyon ng 6063 Al alloy (wt/%)
Matapos ang paggiling ng liha at mekanikal na buli, ang mga metallographic na sample ay nakaukit sa HF reagent na may volume fraction na 40% para sa mga 25 s, at ang metallographic na istraktura ng mga sample ay naobserbahan sa isang LEICA-5000 optical microscope. Ang isang sample ng texture analysis na may sukat na 10 mm × 10 mm ay pinutol mula sa gitna ng longitudinal na seksyon ng extruded rod, at ang mekanikal na paggiling at pag-ukit ay isinagawa upang alisin ang layer ng stress sa ibabaw. Ang hindi kumpletong mga pole figure ng tatlong kristal na eroplano {111}, {200}, at {220} ng sample ay sinukat ng X′Pert Pro MRD X-ray diffraction analyzer ng PANalytical Company, at ang data ng texture ay naproseso at nasuri sa pamamagitan ng X′Pert Data View at X′Pert Texture software.
Ang makunat na ispesimen ng cast alloy ay kinuha mula sa gitna ng ingot, at ang makunat na ispesimen ay pinutol sa direksyon ng pagpilit pagkatapos ng pagpilit. Ang sukat ng sukat ng lugar ay Φ4 mm × 28 mm. Ang tensile test ay isinagawa gamit ang isang SANS CMT5105 universal material testing machine na may tensile rate na 2 mm/min. Ang average na halaga ng tatlong karaniwang mga ispesimen ay kinakalkula bilang data ng mekanikal na ari-arian. Ang fracture morphology ng tensile specimens ay naobserbahan gamit ang isang low-magnification scanning electron microscope (Quanta 2000, FEI, USA).
2 Mga resulta at talakayan
Ipinapakita ng Figure 1 ang metallographic microstructure ng as-cast 6063 aluminum alloy bago at pagkatapos ng homogenization treatment. Tulad ng ipinapakita sa Figure 1a, ang mga butil ng α-Al sa as-cast microstructure ay nag-iiba sa laki, isang malaking bilang ng mga reticular β-Al9Fe2Si2 phase ang nagtitipon sa mga hangganan ng butil, at isang malaking bilang ng mga butil na Mg2Si phase ang umiiral sa loob ng mga butil. Matapos ang ingot ay homogenized sa 560 ℃ para sa 6 h, ang non-equilibrium eutectic phase sa pagitan ng mga haluang metal dendrites ay unti-unting natunaw, ang mga elemento ng haluang metal ay natunaw sa matrix, ang microstructure ay pare-pareho, at ang average na laki ng butil ay halos 125 μm (Larawan 1b ).
Bago ang homogenization
Pagkatapos ng uniformizing treatment sa 600°C sa loob ng 6 na oras
Fig.1 Metallographic istraktura ng 6063 aluminyo haluang metal bago at pagkatapos homogenization paggamot
Ipinapakita ng Figure 2 ang hitsura ng 6063 aluminum alloy bar na may iba't ibang mga ratio ng extrusion. Tulad ng ipinapakita sa Figure 2, ang kalidad ng ibabaw ng 6063 aluminum alloy bars na extruded na may iba't ibang extrusion ratios ay mabuti, lalo na kapag ang extrusion ratio ay nadagdagan sa 156 (naaayon sa bar extrusion outlet speed na 48 m/min), wala pa ring mga depekto sa extrusion tulad ng mga bitak at pagbabalat sa ibabaw ng bar, na nagpapahiwatig na ang 6063 aluminum alloy ay mayroon ding magandang hot extrusion forming performance sa ilalim ng mataas na bilis at malaking extrusion ratio.
Fig.2 Hitsura ng 6063 aluminum alloy rods na may iba't ibang extrusion ratio
Ipinapakita ng Figure 3 ang metallographic microstructure ng longitudinal section ng 6063 aluminum alloy bar na may iba't ibang extrusion ratio. Ang istraktura ng butil ng bar na may iba't ibang mga ratio ng extrusion ay nagpapakita ng iba't ibang antas ng pagpahaba o pagpipino. Kapag ang extrusion ratio ay 17, ang orihinal na mga butil ay pinahaba sa direksyon ng pagpilit, na sinamahan ng pagbuo ng isang maliit na bilang ng mga recrystallized na butil, ngunit ang mga butil ay medyo magaspang, na may average na laki ng butil na humigit-kumulang 85 μm (Larawan 3a) ; kapag ang extrusion ratio ay 25, ang mga butil ay hinihila nang mas payat, ang bilang ng mga recrystallized na butil ay tumataas, at ang average na laki ng butil ay bumababa sa halos 71 μm (Larawan 3b); kapag ang extrusion ratio ay 39, maliban sa isang maliit na bilang ng mga deformed na butil, ang microstructure ay karaniwang binubuo ng mga equiaxed recrystallized na butil ng hindi pantay na laki, na may average na laki ng butil na humigit-kumulang 60 μm (Figure 3c); kapag ang extrusion ratio ay 69, ang dynamic na proseso ng recrystallization ay karaniwang nakumpleto, ang magaspang na orihinal na mga butil ay ganap na nabago sa pantay na nakabalangkas na mga recrystallized na butil, at ang average na laki ng butil ay pino sa humigit-kumulang 41 μm (Larawan 3d); kapag ang extrusion ratio ay 156, na may buong pag-unlad ng dynamic na proseso ng recrystallization, ang microstructure ay mas pare-pareho, at ang laki ng butil ay lubos na pino sa halos 32 μm (Larawan 3e). Sa pagtaas ng extrusion ratio, ang dynamic na proseso ng recrystallization ay nagpapatuloy nang mas ganap, ang haluang metal na microstructure ay nagiging mas pare-pareho, at ang laki ng butil ay makabuluhang pino (Larawan 3f).
Fig.3 Metallographic na istraktura at laki ng butil ng longitudinal section ng 6063 aluminum alloy rods na may iba't ibang extrusion ratio
Ipinapakita ng Figure 4 ang inverse pole figure ng 6063 aluminum alloy bars na may iba't ibang extrusion ratios sa direksyon ng extrusion. Makikita na ang mga microstructure ng mga haluang metal na bar na may iba't ibang mga ratio ng extrusion ay lahat ay gumagawa ng malinaw na kagustuhan na oryentasyon. Kapag ang extrusion ratio ay 17, isang weaker <115>+<100> texture ay nabuo (Figure 4a); kapag ang extrusion ratio ay 39, ang mga bahagi ng texture ay higit sa lahat ang mas malakas na <100> texture at isang maliit na halaga ng mahina <115> texture (Figure 4b); kapag ang extrusion ratio ay 156, ang mga texture component ay ang <100> texture na may makabuluhang tumaas na lakas, habang ang <115> texture ay nawawala (Figure 4c). Ipinakita ng mga pag-aaral na ang mga cubic metal na nakasentro sa mukha ay pangunahing bumubuo ng <111> at <100> na wire texture sa panahon ng extrusion at pagguhit. Sa sandaling nabuo ang texture, ang mga mekanikal na katangian ng temperatura ng silid ng haluang metal ay nagpapakita ng halatang anisotropy. Ang lakas ng texture ay tumataas sa pagtaas ng extrusion ratio, na nagpapahiwatig na ang bilang ng mga butil sa isang tiyak na direksyon ng kristal na kahanay sa direksyon ng extrusion sa haluang metal ay unti-unting tumataas, at ang longitudinal tensile strength ng haluang metal ay tumataas. Ang mga mekanismo ng pagpapalakas ng 6063 aluminum alloy na mainit na extrusion na materyales ay kinabibilangan ng fine grain strengthening, dislocation strengthening, texture strengthening, atbp. Sa loob ng hanay ng mga parameter ng proseso na ginamit sa eksperimentong pag-aaral na ito, ang pagtaas ng extrusion ratio ay may nagpo-promote na epekto sa mga mekanismo ng pagpapalakas sa itaas.
Fig.4 Reverse pole diagram ng 6063 aluminum alloy rods na may iba't ibang extrusion ratio sa direksyon ng extrusion
Ang Figure 5 ay isang histogram ng tensile properties ng 6063 aluminum alloy pagkatapos ng deformation sa iba't ibang extrusion ratios. Ang tensile strength ng cast alloy ay 170 MPa at ang elongation ay 10.4%. Ang lakas ng makunat at pagpahaba ng haluang metal pagkatapos ng pagpilit ay makabuluhang napabuti, at ang lakas ng makunat at pagpahaba ay unti-unting tumataas sa pagtaas ng ratio ng extrusion. Kapag ang extrusion ratio ay 156, ang tensile strength at elongation ng haluang metal ay umabot sa pinakamataas na halaga, na 228 MPa at 26.9%, ayon sa pagkakabanggit, na humigit-kumulang 34% na mas mataas kaysa sa makunat na lakas ng cast alloy at mga 158% na mas mataas kaysa sa ang pagpahaba. Ang tensile strength ng 6063 aluminum alloy na nakuha ng malaking extrusion ratio ay malapit sa tensile strength value (240 MPa) na nakuha ng 4-pass equal channel angular extrusion (ECAP), na mas mataas kaysa sa tensile strength value (171.1 MPa) nakuha sa pamamagitan ng 1-pass ECAP extrusion ng 6063 aluminum alloy. Ito ay makikita na ang isang malaking extrusion ratio ay maaaring mapabuti ang mga mekanikal na katangian ng haluang metal sa isang tiyak na lawak.
Ang pagpapahusay ng mga mekanikal na katangian ng haluang metal sa pamamagitan ng extrusion ratio ay pangunahin nang nagmumula sa pagpapalakas ng grain refinement. Habang tumataas ang ratio ng extrusion, pinipino ang mga butil at tumataas ang density ng dislokasyon. Higit pang mga hangganan ng butil sa bawat unit area ay maaaring epektibong hadlangan ang paggalaw ng mga dislokasyon, kasama ng magkaparehong paggalaw at pagkakasalungatan ng mga dislokasyon, at sa gayon ay nagpapabuti sa lakas ng haluang metal. Ang mas pinong mga butil, mas paikot-ikot ang mga hangganan ng butil, at ang plastic deformation ay maaaring ikalat sa mas maraming butil, na hindi nakakatulong sa pagbuo ng mga bitak, pabayaan ang pagpapalaganap ng mga bitak. Mas maraming enerhiya ang maaaring masipsip sa panahon ng proseso ng bali, sa gayon ay nagpapabuti sa plasticity ng haluang metal.
Fig.5 Mga katangian ng makunat ng 6063 aluminyo haluang metal pagkatapos ng paghahagis at pagpilit
Ang tensile fracture morphology ng alloy pagkatapos ng deformation na may iba't ibang extrusion ratios ay ipinapakita sa Figure 6. Walang nakitang dimples sa fracture morphology ng as-cast sample (Figure 6a), at ang fracture ay pangunahing binubuo ng mga flat area at tearing edges. , na nagpapahiwatig na ang mekanismo ng tensile fracture ng as-cast alloy ay pangunahing brittle fracture. Ang fracture morphology ng alloy pagkatapos ng extrusion ay nagbago nang malaki, at ang fracture ay binubuo ng isang malaking bilang ng equiaxed dimples, na nagpapahiwatig na ang fracture mechanism ng alloy pagkatapos ng extrusion ay nagbago mula sa brittle fracture hanggang ductile fracture. Kapag maliit ang extrusion ratio, mababaw ang dimples at malaki ang dimple size, at hindi pantay ang distribusyon; habang tumataas ang extrusion ratio, tumataas ang bilang ng mga dimples, mas maliit ang laki ng dimple at pare-pareho ang distribution (Figure 6b~f), na nangangahulugan na ang haluang metal ay may mas mahusay na plasticity, na naaayon sa mga resulta ng pagsubok sa mekanikal na katangian sa itaas.
3 Konklusyon
Sa eksperimentong ito, ang mga epekto ng iba't ibang mga ratio ng extrusion sa microstructure at mga katangian ng 6063 aluminyo haluang metal ay nasuri sa ilalim ng kondisyon na ang laki ng billet, temperatura ng pag-init ng ingot at bilis ng extrusion ay nanatiling hindi nagbabago. Ang mga konklusyon ay ang mga sumusunod:
1) Ang dynamic na recrystallization ay nangyayari sa 6063 aluminum alloy sa panahon ng mainit na pagpilit. Sa pagtaas ng extrusion ratio, ang mga butil ay patuloy na pinipino, at ang mga butil na pinahaba kasama ang direksyon ng pagpilit ay binago sa equiaxed recrystallized na mga butil, at ang lakas ng <100> wire texture ay patuloy na tumataas.
2) Dahil sa epekto ng pagpapalakas ng pinong butil, ang mga mekanikal na katangian ng haluang metal ay napabuti sa pagtaas ng extrusion ratio. Sa loob ng hanay ng mga parameter ng pagsubok, kapag ang extrusion ratio ay 156, ang tensile strength at elongation ng haluang metal ay umabot sa maximum na mga halaga ng 228 MPa at 26.9%, ayon sa pagkakabanggit.
Fig.6 Mga morpolohiya ng tensile fracture ng 6063 aluminum alloy pagkatapos ng casting at extrusion
3) Ang fracture morphology ng as-cast specimen ay binubuo ng mga patag na lugar at punit na gilid. Pagkatapos ng extrusion, ang bali ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga equiaxed dimples, at ang mekanismo ng bali ay binago mula sa brittle fracture hanggang ductile fracture.
Oras ng post: Nob-30-2024
