6063 Alüminyum alaşımı, düşük alaşımlı Al-Mg-Si serisi ısıl işlem görülebilir alüminyum alaşımına aittir. Mükemmel ekstrüzyon kalıplama performansına, iyi korozyon direncine ve kapsamlı mekanik özelliklere sahiptir. Ayrıca, kolay oksidasyon boyası nedeniyle otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Hafif otomobil eğiliminin hızlanmasıyla, otomotiv endüstrisine 6063 alüminyum alaşım ekstrüzyon malzemelerinin uygulanması da daha da artmıştır.
Ekstrüde edilmiş malzemelerin mikro yapısı ve özellikleri, ekstrüzyon hızı, ekstrüzyon sıcaklığı ve ekstrüzyon oranının birleşik etkilerinden etkilenir. Bunlar arasında, ekstrüzyon oranı esas olarak ekstrüzyon basıncı, üretim verimliliği ve üretim ekipmanı ile belirlenir. Ekstrüzyon oranı küçük olduğunda, alaşım deformasyonu küçüktür ve mikro yapı arıtma açık değildir; Ekstrüzyon oranının arttırılması, taneleri önemli ölçüde geliştirebilir, kaba ikinci fazı parçalayabilir, düzgün bir mikroyapı elde edebilir ve alaşımın mekanik özelliklerini iyileştirebilir.
6061 ve 6063 alüminyum alaşımları ekstrüzyon işlemi sırasında dinamik yeniden kristalleşmeye uğrar. Ekstrüzyon sıcaklığı sabit olduğunda, ekstrüzyon oranı arttıkça, tane boyutu azalır, güçlendirme fazı ince bir şekilde dağılır ve alaşımın gerilme mukavemeti ve uzaması buna göre artar; Bununla birlikte, ekstrüzyon oranı arttıkça, ekstrüzyon işlemi için gereken ekstrüzyon kuvveti de artar ve daha fazla termal etkiye neden olur, alaşımın iç sıcaklığının artmasına ve ürünün performansının azalmasına neden olur. Bu deney, 6063 alüminyum alaşımının mikro yapısı ve mekanik özellikleri üzerindeki ekstrüzyon oranının, özellikle de büyük ekstrüzyon oranının etkisini inceler.
1 Deneysel Materyaller ve Yöntemler
Deneysel malzeme 6063 alüminyum alaşımıdır ve kimyasal bileşim Tablo 1'de gösterilmiştir. ENGOT'un orijinal boyutu φ55 mm × 165 mm'dir ve homojenleştirmeden sonra φ50 mm × 150 mm boyutunda bir ekstrüzyon kütük haline getirilir. 6 saat boyunca 560 ℃ tedavi. Kütük 470 ℃ 'ye ısıtılır ve sıcak tutulur. Ekstrüzyon namlunun ön ısıtma sıcaklığı 420 ℃'dir ve kalıbın ön ısıtma sıcaklığı 450 ℃'dir. Ekstrüzyon hızı (ekstrüzyon çubuğu hareket hızı) V = 5 mm/s değişmeden kaldığında, farklı ekstrüzyon oranı testine sahip 5 grup gerçekleştirildiğinde ve ekstrüzyon oranları 17 (kalıp deliği çapına d = 12 mm'ye karşılık gelir), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) ve 156 (d = 4 mm).
Tablo 1 6063 Al alaşımının kimyasal bileşimleri (WT/%)
Zımpara kağıdı taşlama ve mekanik parlatmadan sonra, metalografik numuneler yaklaşık 25 saniye boyunca% 40 hacim fraksiyonu ile HF reaktifi ile kazınmış ve numunelerin metalografik yapısı bir Leica-5000 optik mikroskop üzerinde gözlenmiştir. Ekstrüde edilmiş çubuğun uzunlamasına bölümünün merkezinden 10 mm x 10 mm boyutunda bir doku analizi örneği kesildi ve yüzey gerilimi tabakasını uzaklaştırmak için mekanik öğütme ve dağlama gerçekleştirildi. Örneğin üç kristal düzleminin {111}, {200} ve {220} tamamlanmamış kutup figürleri, Panalitik Şirketin X′pert Pro MRD X-ışını kırınım analizörü ile ölçüldü ve doku verileri işlendi ve analiz edildi X′pert Veri Görünümü ve X′pert Doku Yazılımı ile.
Dökme alaşımının gerilme örneği, Ingot'un merkezinden alındı ve gerilme örneği, ekstrüzyondan sonra ekstrüzyon yönü boyunca kesildi. Gösterge alanı boyutu φ4 mm x 28 mm idi. Çekme testi, 2 mm/dakika gerilme oranına sahip bir SANS CMT5105 Evrensel Malzeme Test Makinesi kullanılarak gerçekleştirildi. Üç standart örneğin ortalama değeri mekanik özellik verileri olarak hesaplanmıştır. Çekme numunelerinin kırık morfolojisi, düşük büyütülmüş bir tarama elektron mikroskobu (Quanta 2000, Fei, ABD) kullanılarak gözlendi.
2 Sonuç ve Tartışma
Şekil 1, homojenleştirme tedavisinden önce ve sonra AS 6063 alüminyum alaşımının metalografik mikro yapısını göstermektedir. Şekil 1A'da gösterildiği gibi, döküm mikro yapısındaki a-al taneleri boyut olarak değişir, çok sayıda retiküler β-Al9Fe2SI2 fazı tahıl sınırlarında toplanır ve tanelerin içinde çok sayıda granüler Mg2SI fazı vardır. INGOT, 560 ℃'da 6 saat boyunca homojenleştirildikten sonra, alaşım dendritler arasındaki denge dışı ötektik faz kademeli olarak çözüldü, matrisine çözündü, mikroyapı düzgün ve ortalama tane boyutu yaklaşık 125 μm idi (Şekil 1B idi ).
Homojenleştirmeden önce
600 ° C'de 600 ° C'de düzgünleştirildikten sonra
Şekil 1 Homojenleştirme tedavisinden önce ve sonra 6063 alüminyum alaşımının metalografik yapısı
Şekil 2, farklı ekstrüzyon oranlarına sahip 6063 alüminyum alaşım çubuklarının görünümünü göstermektedir. Şekil 2'de gösterildiği gibi, farklı ekstrüzyon oranlarına sahip ekstrüde edilen 6063 alüminyum alaşım çubukların yüzey kalitesi iyidir, özellikle ekstrüzyon oranı 156'ya yükseltildiğinde (48 m/dk çubuk ekstrüzyon çıkış hızına karşılık gelir), hala yok Çubukların yüzeyinde çatlaklar ve soyma gibi ekstrüzyon kusurları, 6063 alüminyum alaşımının yüksek hız ve büyük ekstrüzyon altında iyi sıcak ekstrüzyon oluşturma performansına sahip olduğunu gösterir oran.
Şekil 2 Farklı ekstrüzyon oranlarına sahip 6063 alüminyum alaşım çubuğun görünümü
Şekil 3, farklı ekstrüzyon oranlarına sahip 6063 alüminyum alaşım çubuğunun uzunlamasına bölümünün metalografik mikro yapısını göstermektedir. Farklı ekstrüzyon oranlarına sahip çubuğun tahıl yapısı, farklı derecelerde uzama veya iyileştirme gösterir. Ekstrüzyon oranı 17 olduğunda, orijinal taneler, az sayıda yeniden kristalize edilmiş tanenin oluşumu eşliğinde ekstrüzyon yönü boyunca uzar, ancak taneler hala nispeten kaba, ortalama tane boyutu yaklaşık 85 μm'dir (Şekil 3A) ; Ekstrüzyon oranı 25 olduğunda, taneler daha ince çekilir, yeniden kristalize edilmiş tanelerin sayısı artar ve ortalama tane boyutu yaklaşık 71 μm'ye düşer (Şekil 3B); Az sayıda deforme olmuş taneler hariç, ekstrüzyon oranı 39 olduğunda, mikroyapı temel olarak ortalama tahıl boyutu yaklaşık 60 μm olan eşit olmayan büyüklükte eşdeğer yeniden kristalize edilmiş tanelerden oluşur (Şekil 3C); Ekstrüzyon oranı 69 olduğunda, dinamik yeniden kristalleştirme işlemi temel olarak tamamlandığında, kaba orijinal taneler tamamen eşit olarak yapılandırılmış yeniden kristalize edilmiş tanelere dönüştürülmüş ve ortalama tane boyutu yaklaşık 41 uM'ye rafine edilmiştir (Şekil 3D); Ekstrüzyon oranı 156 olduğunda, dinamik yeniden kristalleştirme işleminin tam ilerlemesi ile, mikroyapı daha düzgün ve tane boyutu yaklaşık 32 μm'ye göre büyük ölçüde rafine edilmiştir (Şekil 3E). Ekstrüzyon oranının artmasıyla, dinamik yeniden kristalleştirme işlemi daha iyi ilerler, alaşım mikroyapı daha düzgün hale gelir ve tane boyutu önemli ölçüde rafine edilir (Şekil 3F).
Şekil 3, farklı ekstrüzyon oranlarına sahip 6063 alüminyum alaşım çubukların metalografik yapısı ve tahıl büyüklüğü
Şekil 4, ekstrüzyon yönü boyunca farklı ekstrüzyon oranlarına sahip 6063 alüminyum alaşım çubuklarının ters kutup şekillerini göstermektedir. Farklı ekstrüzyon oranlarına sahip alaşım çubukların mikro yapılarının hepsinin belirgin tercihli oryantasyon ürettiği görülebilir. Ekstrüzyon oranı 17 olduğunda, daha zayıf bir <115>+<100> doku oluşur (Şekil 4A); Ekstrüzyon oranı 39 olduğunda, doku bileşenleri esas olarak daha güçlü <00> doku ve az miktarda zayıf <115> dokudur (Şekil 4B); Ekstrüzyon oranı 156 olduğunda, doku bileşenleri önemli ölçüde artan mukavemet olan <100> doku, <115> dokusu kaybolur (Şekil 4C). Çalışmalar, yüz merkezli kübik metallerin esas olarak ekstrüzyon ve çizim sırasında <111> ve <100> tel dokuları oluşturduğunu göstermiştir. Doku oluştuktan sonra, alaşımın oda sıcaklığı mekanik özellikleri bariz anizotropi gösterir. Doku mukavemeti, ekstrüzyon oranının artmasıyla artar, bu da alaşımdaki ekstrüzyon yönüne paralel belirli bir kristal yöndeki tane sayısının kademeli olarak arttığını ve alaşımın uzunlamasına gerilme mukavemetinin arttığını gösterir. 6063 alüminyum alaşım sıcak ekstrüzyon malzemelerinin güçlendirme mekanizmaları, ince tane güçlendirme, çıkık güçlendirme, doku güçlendirme, vb. Bu deneysel çalışmada kullanılan işlem parametreleri aralığında, ekstrüzyon oranının arttırılması yukarıdaki güçlendirme mekanizmaları üzerinde teşvik edici bir etkiye sahiptir.
Şekil 4 Ekstrüzyon yönü boyunca farklı ekstrüzyon oranlarına sahip 6063 alüminyum alaşım çubukların ters kutup diyagramı
Şekil 5, farklı ekstrüzyon oranlarında deformasyondan sonra 6063 alüminyum alaşımının gerilme özelliklerinin bir histogramıdır. Döküm alaşımının gerilme mukavemeti 170 MPa ve uzama%10.4'tür. Ekstrüzyondan sonra alaşımın gerilme mukavemeti ve uzaması önemli ölçüde iyileştirilir ve gerilme mukavemeti ve uzama, ekstrüzyon oranının artmasıyla kademeli olarak artar. Ekstrüzyon oranı 156 olduğunda, alaşımın gerilme mukavemeti ve uzaması, sırasıyla 228 MPa ve% 26.9 olan maksimum değere ulaşır; uzama. Büyük bir ekstrüzyon oranı ile elde edilen 6063 alüminyum alaşımının gerilme mukavemeti, gerilme mukavemeti değerinden (171.1 MPa) çok daha yüksek olan 4 geçişli eşit kanal açısal ekstrüzyonu (ECAP) ile elde edilen gerilme mukavemeti değerine (240 MPa) yakındır. 6063 alüminyum alaşımının 1 geçişli ECAP ekstrüzyonu ile elde edilir. Büyük bir ekstrüzyon oranının alaşımın mekanik özelliklerini bir dereceye kadar iyileştirebileceği görülebilir.
Alaşımın ekstrüzyon oranı ile mekanik özelliklerinin arttırılması esas olarak tane arıtma güçlendirmesinden gelir. Ekstrüzyon oranı arttıkça taneler rafine edilir ve çıkık yoğunluğu artar. Birim alan başına daha fazla tane sınırları, çıkıkların hareketini etkili bir şekilde engelleyebilir, karabağıma hareketi ve çıkgılamalarla birleşerek alaşımın gücünü iyileştirebilir. Tahıllar ne kadar ince olursa, tahıl sınırları daha kıvrımlı olur ve plastik deformasyon, çatlakların yayılmasına rağmen, çatlakların oluşumuna elverişli olmayan daha fazla taneye dağılabilir. Kırılma işlemi sırasında daha fazla enerji emilebilir, böylece alaşımın plastisitesini artırabilir.
Şekil 5 Döküm ve ekstrüzyondan sonra 6063 alüminyum alaşımının gerilme özellikleri
Farklı ekstrüzyon oranları ile deformasyondan sonra alaşımın gerilme kırığı morfolojisi Şekil 6'da gösterilmiştir. AS-CAST örneğinin kırık morfolojisinde (Şekil 6A) herhangi bir çukur bulunmamıştır ve kırılma esas olarak düz alanlardan ve yırtılma kenarlarından oluşmuştur. , döküm alaşımının gerilme kırılma mekanizmasının esas olarak kırılgan kırık olduğunu gösterir. Ekstrüzyondan sonra alaşımın kırılma morfolojisi önemli ölçüde değişti ve kırık, ekstrüzyondan sonra alaşımın kırılma mekanizmasının kırılgan kırıktan sünek kırıklara dönüştüğünü gösteren çok sayıda eşitlikli çukurdan oluşuyor. Ekstrüzyon oranı küçük olduğunda, çukurlar sığdır ve çukur boyutu büyüktür ve dağılım eşit değildir; Ekstrüzyon oranı arttıkça, çukur sayısı artar, çukur boyutu daha küçüktür ve dağılım eşittir (Şekil 6B ~ F), yani alaşımın yukarıdaki mekanik özellikler test sonuçları ile tutarlı olan daha iyi plastisiteye sahip olduğu anlamına gelir.
3 Sonuç
Bu deneyde, farklı ekstrüzyon oranlarının 6063 alüminyum alaşımının mikro yapısı ve özellikleri üzerindeki etkileri, kütük boyutu, külçe ısıtma sıcaklığı ve ekstrüzyon hızının değişmeden kalması koşuluyla analiz edilmiştir. Sonuçlar aşağıdaki gibidir:
1) Sıcak ekstrüzyon sırasında 6063 alüminyum alaşımında dinamik yeniden kristalleşme meydana gelir. Ekstrüzyon oranının artmasıyla, taneler sürekli olarak rafine edilir ve ekstrüzyon yönü boyunca uzanan taneler eşit yeniden kristalize edilmiş tanelere dönüştürülür ve <100> tel dokusunun mukavemeti sürekli olarak arttırılır.
2) İnce tane güçlendirmenin etkisi nedeniyle, alaşımın mekanik özellikleri ekstrüzyon oranının artmasıyla geliştirilir. Test parametreleri aralığında, ekstrüzyon oranı 156 olduğunda, alaşımın gerilme mukavemeti ve uzaması sırasıyla maksimum 228 MPa ve%26.9 değerlerine ulaşır.
Şekil 6 Döküm ve ekstrüzyondan sonra 6063 alüminyum alaşımının gerilme kırığı morfolojileri
3) AS-CAST örneğinin kırık morfolojisi düz alanlardan ve yırtılma kenarlarından oluşur. Ekstrüzyondan sonra, kırılma çok sayıda eşitsiz çukurdan oluşur ve kırılma mekanizması kırılgan kırıktan sünek kırığa dönüştürülür.
Gönderme Zamanı: 30 Kasım-2024
