6063 алюминий эритмеси аз легирленген Al-Mg-Si сериясынын термикалык иштетилүүчү алюминий эритмесине кирет. Бул сонун экструзия калыптандыруу аткаруу, жакшы коррозияга туруктуулук жана комплекстүү механикалык касиеттери бар. Ал ошондой эле жеңил кычкылдануу боёгу үчүн автомобиль өнөр жайында кеңири колдонулат. Жеңил унаалардын тенденциясын тездетүү менен, 6063 алюминий эритмесин экструзиялык материалдарды автомобиль өнөр жайында колдонуу дагы көбөйдү.
Экструдцияланган материалдардын микроструктурасына жана касиеттерине экструзия ылдамдыгынын, экструзия температурасынын жана экструзия катышынын биргелешкен таасири таасир этет. Алардын ичинен экструзия катышы негизинен экструзия басымы, өндүрүштүн натыйжалуулугу жана өндүрүштүк жабдуулар менен аныкталат. Экструзия катышы аз болгондо, эритме деформациясы аз жана микроструктуранын тактоосу айкын эмес; экструзия катышын жогорулатуу дандарды олуттуу түрдө тактоого, орой экинчи фазаны бузууга, бирдиктүү микроструктураны алууга жана эритменин механикалык касиеттерин жакшыртууга мүмкүндүк берет.
6061 жана 6063 алюминий эритмелери экструзия процессинде динамикалык кайра кристаллдашуудан өтөт. Экструзия температурасы туруктуу болгондо, экструзия катышы өскөн сайын дан өлчөмү азаят, бекемдөө фазасы майда дисперстүү болуп, эритменин созуу күчү жана узартылышы ошого жараша жогорулайт; бирок, экструзия катышы жогорулаган сайын, экструзия процесси үчүн талап кылынган экструзия күчү да көбөйүп, чоң жылуулук эффектин пайда кылып, эритменин ички температурасынын жогорулашына жана продуктунун натыйжалуулугунун төмөндөшүнө алып келет. Бул эксперимент 6063 алюминий эритмесинин микроструктурасына жана механикалык касиеттерине экструзия катышынын, өзгөчө чоң экструзия катышынын таасирин изилдейт.
1 Эксперименттик материалдар жана методдор
Эксперименталдык материал 6063 алюминий эритмеси жана химиялык курамы 1-таблицада көрсөтүлгөн. Куйманын баштапкы өлчөмү Φ55 мм × 165 мм жана ал гомогенизациядан кийин Φ50 мм × 150 мм өлчөмүндөгү экструзия даярдалат. дарылоо 560 ℃ 6 саат. Дайындама 470 ℃ чейин жылытылат жана жылуу кармалат. Экструзия баррелинин алдын ала ысытуу температурасы 420 ℃, калыптын алдын ала ысытуу температурасы 450 ℃. Экструзия ылдамдыгы (экструзия таякчасынын кыймыл ылдамдыгы) V=5 мм/с өзгөрүүсүз калганда, ар кандай экструзия катышы сыноолорунун 5 тобу өткөрүлөт, ал эми экструзия катышы R 17 (өлгөн тешиктин диаметрине туура келет D = 12 мм), 25 (D=10 мм), 39 (D=8 мм), 69 (D=6 мм) жана 156 (D=4 мм).
1-таблица 6063 Al эритмесинин химиялык курамы (салмак/%)
Зым кагазды майдалоодон жана механикалык жылмалоодон кийин металлографиялык үлгүлөр болжол менен 25 сек көлөмдүк үлүшү 40% болгон HF реагенти менен чийилди жана үлгүлөрдүн металлографиялык түзүлүшү LEICA-5000 оптикалык микроскопунда байкалды. Өлчөмү 10 мм × 10 мм болгон текстураны талдоо үлгүсү экструдаланган таякчанын узунунан кесилген бөлүгүнүн ортосунан кесилип, беттик чыңалуу катмарын алып салуу үчүн механикалык майдалоо жана оюу жүргүзүлдү. Үлгүнүн үч кристаллдык тегиздигинин {111}, {200} жана {220} толук эмес полюс фигуралары PANalytical компаниясынын X′Pert Pro MRD рентгендик дифракция анализатору менен өлчөнгөн жана текстура маалыматтары иштетилген жана талданган. X′Pert Data View жана X′Pert Texture программасы тарабынан.
Куйма эритмесинин чоюу үлгүсү куйма борборунан алынды, ал эми чыңалуу үлгүсү экструзиядан кийин экструзия багыты боюнча кесилди. Өлчөмдүн аянты Φ4 мм × 28 мм болгон. Тартуу сыноосу SANS CMT5105 универсалдуу материалды сыноочу машинаны колдонуу менен 2 мм/мин созуу ылдамдыгы менен ишке ашырылды. Үч стандарттык үлгүлөрдүн орточо мааниси механикалык касиеттин маалыматтары катары эсептелген. Тартуу үлгүлөрүнүн сынуу морфологиясы аз чоңойтуучу сканерлөөчү электрондук микроскоптун жардамы менен байкалган (Quanta 2000, FEI, АКШ).
2 Жыйынтыктар жана талкуу
1-сүрөттө гомогенизациялоо процессине чейин жана андан кийинки 6063 алюминий эритмесинин металлографиялык микроструктурасы көрсөтүлгөн. 1а-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, куюлган микроструктурадагы α-Al бүртүкчөлөрүнүн өлчөмү ар кандай, дан чектеринде көп сандагы ретикулярдык β-Al9Fe2Si2 фазалары чогулат жана дандардын ичинде көп сандагы гранулдуу Mg2Si фазалары бар. Куйма 560 ℃ 6 саат бою гомогендештирилгенден кийин, эритме дендриттеринин ортосундагы тең салмактуу эмес эвтектикалык фаза акырындык менен эрийт, эритме элементтери матрицага эрийт, микроструктура бир калыпта жана дандын орточо өлчөмү болжол менен 125 мкм болгон (сүрөт 1b) ).
Гомогенизациядан мурун
6 саат бою 600 ° C дарылоо бирдиктүү кийин
Fig.1 6063 алюминий эритмесинин металлографиялык структурасы гомогенизацияга чейин жана андан кийин
2-сүрөттө ар кандай экструзия катышы бар 6063 алюминий эритмесинин сырткы көрүнүшү көрсөтүлгөн. 2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, ар кандай экструзия катышы менен экструзияланган 6063 алюминий эритмесинин бетинин сапаты жакшы, айрыкча экструзия катышы 156га чейин көбөйгөндө (бардын экструзия чыгуу ылдамдыгына 48 м/мин туура келет), дагы деле жок. 6063 алюминий эритмеси да жакшы ысык экструзияга ээ экенин көрсөтүп, бардын бетиндеги жаракалар жана пилинг сыяктуу экструзия кемчиликтери жогорку ылдамдыкта жана чоң экструзия катышы астында аткарууну түзүү.
Fig.2 ар кандай экструзия катышы менен 6063 алюминий эритмесин таякчалардын көрүнүшү
3-сүрөттө ар кандай экструзия катышы бар 6063 алюминий эритмесинин узунунан жасалган кесилишинин металлографиялык микроструктурасы көрсөтүлгөн. Ар кандай экструзия катышы бар тилкенин бүртүкчөлөрүнүн түзүлүшү ар кандай узартуу же тактоо даражасын көрсөтөт. Экструзия катышы 17 болгондо, баштапкы бүртүкчөлөр экструзия багыты боюнча созулуп, аз сандагы кайра кристаллдашкан бүртүкчөлөрдүн пайда болушу менен коштолот, бирок бүртүкчөлөр дагы эле салыштырмалуу орой, дандын орточо өлчөмү болжол менен 85 мкм (3a-сүрөт) ; экструзия катышы 25 болгондо, бүртүкчөлөр ичке тартылат, кайра кристаллдашкан бүртүкчөлөрдүн саны көбөйөт жана дандын орточо өлчөмү болжол менен 71 мкмге чейин төмөндөйт (3б-сүрөт); экструзия катышы 39 болгондо, аз сандагы деформацияланган бүртүкчөлөрдү кошпогондо, микроструктура негизинен данынын орточо өлчөмү болжол менен 60 мкм болгон бирдей эмес өлчөмдөгү, бирдей өңдүү кайра кристаллдашкан бүртүкчөлөрдөн турат (3c-сүрөт); экструзия катышы 69 болгондо, динамикалык кайра кристаллдашуу процесси негизинен аяктайт, одоно баштапкы бүртүкчөлөр толугу менен бирдей структураланган кайра кристаллдашкан бүртүкчөлөргө айланган жана дандын орточо өлчөмү болжол менен 41 мкмге чейин тазаланган (3d-сүрөт); экструзия катышы 156 болгондо, динамикалык кайра кристаллдашуу процессинин толук жүрүшү менен микроструктура бир калыпта болуп, дан өлчөмү болжол менен 32 мкмге чейин такталган (3e-сүрөт). Экструзия катышынын жогорулашы менен динамикалык кайра кристаллдашуу процесси толугураак жүрүп, эритмелердин микроструктурасы бир калыпта болуп, бүртүкчөлөрүнүн өлчөмү кыйла тазаланат (3f-сүрөт).
Fig.3 Ар кандай экструзия катышы бар 6063 алюминий эритмесинин таякчаларынын узунунан кесилишинин металлографиялык түзүлүшү жана дан өлчөмү
4-сүрөттө экструзия багыты боюнча ар кандай экструзия катышы бар 6063 алюминий эритмесинин куймаларынын тескери уюл көрсөткүчтөрү көрсөтүлгөн. Ар кандай экструзия катышы бар эритме куймалардын микроструктуралары ачык артыкчылыктуу багытты жаратаарын көрүүгө болот. Экструзия катышы 17 болгондо, алсызыраак <115>+<100> текстура пайда болот (4а-сүрөт); экструзия катышы 39 болгондо, текстура компоненттери, негизинен, күчтүү <100> текстура жана алсыз <115> текстура бир аз өлчөмдө (сүрөт 4b); экструзия катышы 156 болгондо, текстура компоненттери <100> текстурасы кыйла жогорулаган күчкө ээ, ал эми <115> текстура жок болот (4c-сүрөт). Изилдөөлөр көрсөткөндөй, бет борборлоштурулган куб металлдар экструзия жана чийүү учурунда негизинен <111> жана <100> зым текстураларын түзүшөт. Текстура пайда болгондон кийин эритменин бөлмө температурасында механикалык касиеттери айкын анизотропияны көрсөтөт. Текстуранын бекемдиги экструзия катышынын жогорулашы менен көбөйөт, бул эритмедеги экструзия багытына параллелдүү белгилүү кристаллдык багыттагы бүртүкчөлөрдүн саны акырындык менен көбөйүп, эритменин узунунан созулган бекемдиги жогорулайт. 6063 алюминий эритмесинин ысык экструзия материалдарын бекемдөө механизмдери майда бүртүкчөлөрүн бекемдөө, дислокацияны бекемдөө, текстураны бекемдөө ж.б.у.с. Бул эксперименталдык изилдөөдө колдонулган процесс параметрлеринин чегинде, экструзия катышын жогорулатуу жогоруда айтылган бекемдөө механизмдерине көмөктөшүүчү таасирин тийгизет.
Fig.4 Экструзия багыты боюнча ар кандай экструзия катышы бар 6063 алюминий эритмесинин таякчаларынын тескери полюс диаграммасы
5-сүрөт 6063 алюминий эритмесинин ар кандай экструзия катышында деформациядан кийинки созуу касиеттеринин гистограммасы. Куйма эритмесинин чыңалууга бекемдиги 170 МПа, узундугу 10,4%. Экструзиядан кийин эритменин созуу күчү жана узаруусу бир топ жакшырат, ал эми созуу күчү жана узаруусу экструзия катышынын өсүшү менен акырындык менен көбөйөт. Экструзия катышы 156 болгондо, эритменин созуу күчү жана узундугу максималдуу мааниге жетет, алар тиешелүүлүгүнө жараша 228 МПа жана 26,9% түзөт, бул куюлган эритменин созулууга караганда болжол менен 34% жана 158% жогору. узартуу. Чоң экструзия катышы менен алынган 6063 алюминий эритмесинин созуу күчү 4-процесстик бирдей каналдын бурчтук экструзиясы (ECAP) менен алынган созуу күчү маанисине (240 МПа) жакын, бул чоюлуу күчү маанисинен (171,1 МПа) алда канча жогору. 6063 алюминий эритмесин 1 өтүү ECAP экструзиясы менен алынган. Бул чоң экструзия катышы белгилүү бир даражада эритмесин механикалык касиеттерин жакшыртууга мүмкүн экенин көрүүгө болот.
Экструзия катышы боюнча эритменин механикалык касиеттерин жогорулатуу негизинен данды тазалоону күчөтүүдөн келип чыгат. Экструзия катышы жогорулаган сайын бүртүкчөлөр тазаланып, дислокациянын тыгыздыгы жогорулайт. Аянттын бирдигине дандын көбүрөөк чек аралары дислокациялардын өз ара кыймылы жана чырмалышуусу менен айкалышып, дислокациялардын кыймылына натыйжалуу тоскоол болот, ошону менен эритменин бекемдигин жакшыртат. Бүртүкчөлөр канчалык майда болсо, дандын чек аралары ошончолук бурмаланып, пластикалык деформация көбүрөөк бүртүкчөлөргө чачырап кетиши мүмкүн, бул жаракалардын пайда болушуна, ал тургай, жаракалардын жайылышына шарт түзбөйт. Сынуу процессинде көбүрөөк энергияны сиңирип алууга болот, ошону менен эритменин пластикасын жакшыртат.
Fig.5 куюу жана экструзия кийин 6063 алюминий эритмесинин созуу касиеттери
Ар кандай экструзия катышы менен деформациялангандан кийин эритменин чоюлуу сынуу морфологиясы 6-сүрөттө көрсөтүлгөн. Куюлган үлгүнүн сынуу морфологиясында эч кандай чуңкурлар табылган эмес (6а-сүрөт), ал эми сынык негизинен жалпак аймактардан жана жыртылган четтерден турган. , куюлган эритмесинин чоюлуу сынуу механизми негизинен морт сынык экенин көрсөтүп турат. Экструзиядан кийин эритменин сынуу морфологиясы бир топ өзгөрдү жана сынык көп сандагы тең өңдүү чуңкурлардан турат, бул эритменин экструзиядан кийинки сынуу механизми морт сынуудан ийкемдүү сынууга өзгөргөнүн көрсөтөт. Экструзия катышы аз болгондо, чуңкурлар тайыз жана чуңкурдун көлөмү чоң, бөлүштүрүлүшү бирдей эмес; экструзия катышы жогорулаган сайын чуңкурлардын саны көбөйөт, чуңкурлардын өлчөмү кичирейет жана бөлүштүрүлүшү бирдей (6b~f-сүрөт), бул эритме жакшыраак пластикалыкка ээ экенин билдирет, бул механикалык касиеттердин жогорудагы сыноо натыйжаларына шайкеш келет.
3 Корутунду
Бул экспериментте, 6063 алюминий эритмесинин микроструктурасына жана касиеттерине ар кандай экструзия катыштарынын таасири, куйма өлчөмү, куйма ысытуу температурасы жана экструзия ылдамдыгы өзгөрүүсүз калган шартта талданды. Корутундулар төмөнкүдөй:
1) Динамикалык кайра кристаллдашуу ысык экструзия учурунда 6063 алюминий эритмесинде пайда болот. Экструзия катышынын жогорулашы менен бүртүкчөлөр тынымсыз тазаланып, экструзия багыты боюнча созулган бүртүкчөлөр эквиакстуу кайра кристаллдашкан бүртүкчөлөргө айланат жана <100> зым текстурасынын күчү тынымсыз жогорулайт.
2) Майда бүртүкчөлөрдү бекемдөөнүн таасиринен эритменин механикалык касиеттери экструзия катышынын жогорулашы менен жакшырат. Сыноо параметрлеринин чегинде, экструзия катышы 156 болгондо, эритменин созуу күчү жана узундугу тиешелүүлүгүнө жараша 228 МПа жана 26,9% максималдуу мааниге жетет.
Fig.6 6063 алюминий эритмесинин куюу жана экструзиядан кийин тартылуу сынуу морфологиялары
3) Куюлган үлгүнүн сынык морфологиясы жалпак аймактардан жана жыртылган четтерден турат. Экструзиядан кийин сынык көп сандагы тең өңдүү чуңкурлардан турат жана сынуу механизми морт сынуудан ийкемдүү сыныкка айланат.
Посттун убактысы: Ноябр-30-2024
