6063 Aliatge d'alumini pertany a l'aliatge d'alumini de la sèrie Al-Si, que es pot tractar d'alumini. Té un excel·lent rendiment de modelat d’extrusió, bona resistència a la corrosió i propietats mecàniques integrals. També s’utilitza àmpliament a la indústria de l’automoció a causa del seu fàcil colorant d’oxidació. Amb l’acceleració de la tendència d’automòbils lleugers, l’aplicació de 6063 materials d’extrusió d’aliatge d’alumini a la indústria de l’automoció també ha augmentat encara més.
La microestructura i les propietats dels materials extrusos es veuen afectats pels efectes combinats de la velocitat d'extrusió, la temperatura d'extrusió i la relació d'extrusió. Entre ells, la relació d’extrusió es determina principalment per la pressió d’extrusió, l’eficiència de producció i els equips de producció. Quan la relació d’extrusió és petita, la deformació d’aliatge és petita i el perfeccionament de la microestructura no és evident; L’augment de la relació d’extrusió pot afinar significativament els grans, trencar la segona fase gruixuda, obtenir una microestructura uniforme i millorar les propietats mecàniques de l’aliatge.
Els aliatges d'alumini 6061 i 6063 experimenten una recristalització dinàmica durant el procés d'extrusió. Quan la temperatura d’extrusió és constant, a mesura que augmenta la relació d’extrusió, la mida del gra disminueix, la fase d’enfortiment està finament dispersa i la resistència a la tracció i l’allargament de l’aliatge augmenten en conseqüència; No obstant això, a mesura que augmenta la proporció d'extrusió, la força d'extrusió necessària per al procés d'extrusió també augmenta, provocant un major efecte tèrmic, provocant que la temperatura interna de l'aliatge augmenti i el rendiment del producte disminueixi. Aquest experiment estudia l'efecte de la proporció d'extrusió, especialment la proporció d'extrusió gran, sobre la microestructura i les propietats mecàniques de l'aliatge d'alumini 6063.
1 Materials i mètodes experimentals
El material experimental és un aliatge d'alumini 6063 i la composició química es mostra a la taula 1. La mida original del lingot és φ55 mm × 165 mm, i es processa en una factura d'extrusió amb una mida de φ50 mm × 150 mm després de l'homogeneïtzació Tractament a 560 ℃ durant 6 h. El billet s’escalfa a 470 ℃ i es manté calent. La temperatura de preescalfament del barril d’extrusió és de 420 ℃ i la temperatura de preescalfament del motlle és de 450 ℃. Quan la velocitat d'extrusió (velocitat de mudança d'extrusió) V = 5 mm/s es manté inalterada, es realitzen 5 grups de diferents proves de proporció d'extrusió i les relacions d'extrusió r són 17 (corresponents al diàmetre del forat d = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) i 156 (d = 4 mm).
Taula 1 Composicions químiques de 6063 aliatge Al (WT/%)
Després de la mòlta de fons de sorra i el polit mecànic, les mostres metalogràfiques es van gravar amb reactiu HF amb una fracció de volum del 40% durant uns 25 s, i es va observar l'estructura metalogràfica de les mostres en un microscopi òptic LEIC-5000. Es va tallar una mostra d’anàlisi de textures amb una mida de 10 mm × 10 mm del centre de la secció longitudinal de la vareta extruïda i es va realitzar una mòlta i un gravat mecànics per eliminar la capa d’estrès superficial. Les figures de pol incompletes dels tres plans de cristall {111}, {200} i {220} de la mostra es van mesurar mitjançant l'analitzador de difracció de raigs X de X'pert Pro de l'empresa panalítica i es van processar i analitzar les dades de textura per x'pert Vista de dades i programari de textura X'PERT.
L'exemplar de tracció de l'aliatge de repartiment es va treure del centre del lingot i es va tallar l'exemplar de tracció al llarg de la direcció d'extrusió després de l'extrusió. La mida de l’àrea de calibre era de φ4 mm × 28 mm. La prova de tracció es va dur a terme mitjançant una màquina de prova universal de material universal sense CMT5105 amb una velocitat de tracció de 2 mm/min. El valor mitjà dels tres exemplars estàndard es va calcular com a dades de la propietat mecànica. La morfologia de fractura dels exemplars de tracció es va observar mitjançant un microscopi electrònic d’escaneig de baixa magnificació (Quanta 2000, Fei, EUA).
2 resultats i discussió
La figura 1 mostra la microestructura metalogràfica de l'aliatge d'alumini 6063 ASCAST abans i després del tractament d'homogeneïtzació. Tal com es mostra a la figura 1a, els grans α-al de la microestructura com a tancament varien de mida, un gran nombre de fases reticulars β-al9fe2si2 es reuneixen als límits del gra i hi ha un gran nombre de fases granulars de Mg2SI dins dels grans. Després que el lingot es homogeneïtés a 560 ℃ durant 6 h, la fase eutèctica no equilibri entre les dendrites d'aliatge es dissolen gradualment, els elements d'aliatge dissolts a la matriu, la microestructura era uniforme i la mida mitjana del gra era d'uns 125 μm (Figura 1B )).
Abans de l’homogeneïtzació
Després de uniformitzar el tractament a 600 ° C durant 6 hores
Fig.1 Estructura metalogràfica de 6063 aliatge d'alumini abans i després del tractament d'homogeneïtzació
La figura 2 mostra l’aparició de 6063 barres d’aliatge d’alumini amb diferents proporcions d’extrusió. Com es mostra a la figura 2, la qualitat de la superfície de 6063 barres d’aliatge d’alumini que s’extreu amb diferents proporcions d’extrusió és bona, sobretot quan la proporció d’extrusió s’incrementa a 156 (corresponent a la velocitat de sortida d’extrusió de barres de 48 m/min), encara no hi ha Defectes d'extrusió com les esquerdes i la pelada a la superfície de la barra, cosa que indica que l'aliatge d'alumini 6063 també té una bona extrusió en calent que forma un rendiment a gran velocitat i extrusió gran proporció.
Fig.2 Aparició de 6063 varetes d'aliatge d'alumini amb diferents proporcions d'extrusió
La figura 3 mostra la microestructura metalogràfica de la secció longitudinal de la barra d’aliatge d’alumini 6063 amb diferents proporcions d’extrusió. L’estructura del gra de la barra amb diferents proporcions d’extrusió mostra diferents graus d’allargament o perfeccionament. Quan la proporció d'extrusió és de 17, els grans originals s'allarguen al llarg de la direcció d'extrusió, acompanyats de la formació d'un nombre reduït de grans recristalitzats, però els grans són encara relativament gruixuts, amb una mida mitjana de gra d'uns 85 μm (figura 3a) ; Quan la proporció d'extrusió és de 25, els grans es treuen més esvelt, el nombre de grans recristal·litzats augmenta i la mida mitjana del gra disminueix fins a uns 71 μm (figura 3B); Quan la proporció d'extrusió és de 39, tret d'un nombre reduït de grans deformats, la microestructura es compon bàsicament de grans recristalitzats equiaxats de mida desigual, amb una mida mitjana de gra d'uns 60 μm (figura 3C); Quan la proporció d'extrusió és de 69, el procés de recristalització dinàmic es completa bàsicament, els grans originals gruixuts s'han transformat completament en grans recristalitzats uniformement estructurats i la mida mitjana del gra es perfecciona a uns 41 μm (figura 3D); Quan la proporció d’extrusió és de 156, amb el progrés complet del procés de recristalització dinàmica, la microestructura és més uniforme i la mida del gra es perfecciona molt a uns 32 μm (figura 3E). Amb l’augment de la proporció d’extrusió, el procés de recristalització dinàmica es produeix més completament, la microestructura d’aliatge es fa més uniforme i la mida del gra es perfecciona significativament (Figura 3F).
Fig.
La figura 4 mostra les figures de pol invers de 6063 barres d'aliatge d'alumini amb diferents proporcions d'extrusió al llarg de la direcció d'extrusió. Es pot veure que les microestructures de barres d’aliatge amb diferents proporcions d’extrusió produeixen orientació preferencial òbvia. Quan la proporció d'extrusió és de 17, es forma una textura més feble <115>+<100> (figura 4a); Quan la proporció d'extrusió és 39, els components de textura són principalment la textura més forta <100> i una petita quantitat de textura dèbil <115> (figura 4B); Quan la proporció d'extrusió és 156, els components de textura són la textura <1 100> amb força augmentada significativament, mentre que la textura <115> desapareix (figura 4C). Els estudis han demostrat que els metalls cúbics centrats en la cara formen principalment textures de filferro i <1 100> durant l'extrusió i el dibuix. Un cop formada la textura, les propietats mecàniques de la temperatura ambient de l'aliatge mostren anisotropia òbvia. La força de textura augmenta amb l’augment de la relació d’extrusió, cosa que indica que el nombre de grans en una determinada direcció de cristall paral·lela a la direcció d’extrusió de l’aliatge augmenta gradualment i la resistència a la tracció longitudinal de l’aliatge augmenta. Els mecanismes d’enfortiment de 6063 materials d’extrusió d’alumini d’alumini inclouen l’enfortiment de gra fi, l’enfortiment de la dislocació, l’enfortiment de la textura, etc. Dins del rang de paràmetres de procés utilitzats en aquest estudi experimental, augmentar la relació d’extrusió té un efecte promovent sobre els mecanismes d’enfortiment anterior.
Fig.4 Diagrama de pol invers de 6063 barres d'aliatge d'alumini amb diferents proporcions d'extrusió al llarg de la direcció d'extrusió
La figura 5 és un histograma de les propietats de tracció de 6063 aliatge d'alumini després de la deformació a diferents proporcions d'extrusió. La resistència a la tracció de l'aliatge de repartiment és de 170 MPa i l'elongació és del 10,4%. La resistència a la tracció i l’allargament de l’aliatge després de l’extrusió es milloren significativament, i la resistència a la tracció i l’allargament augmenten gradualment amb l’augment de la relació d’extrusió. Quan la proporció d’extrusió és de 156, la resistència a la tracció i l’allargament de l’aliatge assoleixen el valor màxim, que són 228 MPa i el 26,9%, respectivament, que és aproximadament un 34% superior a la resistència a la tracció de l’aliatge de repartiment L’elongació. La resistència a la tracció de 6063 aliatge d'alumini obtingut per una gran proporció d'extrusió és a prop del valor de resistència a la tracció (240 MPa) obtingut per l'extrusió angular de canals iguals de 4 passos (ECAP), molt superior al valor de resistència a la tracció (171,1 mPa) Obtingut per una extrusió ECAP de 1 pass de 6063 aliatge d'alumini. Es pot veure que una gran proporció d’extrusió pot millorar fins a un cert punt les propietats mecàniques de l’aliatge.
La millora de les propietats mecàniques de l’aliatge per extrusió prové principalment de l’enfortiment del refinament del gra. A mesura que augmenta la relació d’extrusió, els grans es perfeccionen i la densitat de luxació augmenta. Més límits de gra per unitat d’àrea poden dificultar eficaçment el moviment de les dislocacions, combinades amb el moviment mutu i l’enredament de les dislocacions, millorant així la força de l’aliatge. Com més fins són els grans, més tortuosos són els límits del gra i la deformació plàstica en més grans, cosa que no és propici per a la formació d’esquerdes, i molt menys la propagació de les esquerdes. Es pot absorbir més energia durant el procés de fractura, millorant així la plasticitat de l’aliatge.
Fig.5 Propietats a la tracció de 6063 aliatge d'alumini després de la cola
A la figura 6 es mostra la morfologia de fractura de tracció de l'aliatge després de la deformació amb diferents proporcions d'extrusió. , cosa que indica que el mecanisme de fractura a la tracció de l'aliatge com a tancament era principalment una fractura trencadissa. La morfologia de fractura de l’aliatge després de l’extrusió ha canviat significativament i la fractura es compon d’un gran nombre de dimples equiaxats, cosa que indica que el mecanisme de fractura de l’aliatge després de l’extrusió ha passat de fractura trencadissa a fractura dúctil. Quan la proporció d'extrusió és petita, els escorcolls són poc profunds i la mida de la dimple és gran i la distribució és desigual; A mesura que augmenta la proporció d’extrusió, el nombre de dimples augmenta, la mida de la dimple és menor i la distribució és uniforme (figura 6b ~ f), cosa que significa que l’aliatge té una millor plasticitat, que és coherent amb les proves de propietats mecàniques.
3 Conclusió
En aquest experiment, es van analitzar els efectes de diferents proporcions d’extrusió sobre la microestructura i les propietats d’aliatge d’alumini 6063 amb la condició que la mida de la factura, la temperatura de calefacció de l’ingot i la velocitat d’extrusió es mantinguessin inalterades. Les conclusions són les següents:
1) La recristalització dinàmica es produeix en un aliatge d'alumini 6063 durant l'extrusió calenta. Amb l’augment de la proporció d’extrusió, els grans es perfeccionen contínuament i els grans allargats al llarg de la direcció d’extrusió es transformen en grans recristalitzats equiaxats i la força de la textura de fil <100> s’incrementa contínuament.
2) A causa de l'efecte de l'enfortiment del gra fi, les propietats mecàniques de l'aliatge es milloren amb l'augment de la relació d'extrusió. Dins del rang de paràmetres de prova, quan la proporció d'extrusió és de 156, la resistència a la tracció i l'elongació de l'aliatge arriben als valors màxims de 228 MPa i del 26,9%, respectivament.
Fig.6 Morfologies de fractura de tracció de 6063 aliatge d'alumini després de la colada i l'extrusió
3) La morfologia de la fractura de l'exemplar com a desnivell està composta per zones planes i vores de la llàgrima. Després de l'extrusió, la fractura es compon d'un gran nombre de tènues equiaxades i el mecanisme de fractura es transforma de fractura trencadissa a fractura dúctil.
Post Horari: 30 de novembre-2024
