A lega d'aluminiu 6063 appartene à l'alliage d'aluminiu trattatu termicamente di serie Al-Mg-Si. Havi un eccellente rendimentu di stampa di estrusione, una bona resistenza à a corrosione è proprietà meccaniche cumplete. Hè ancu largamente utilizatu in l'industria di l'automobile per via di a so colorazione d'ossidazione faciule. Cù l'accelerazione di a tendenza di l'automobile ligera, l'applicazione di materiali di estrusione in lega d'aluminiu 6063 in l'industria automobilistica hè ancu aumentata.
A microstruttura è e proprietà di i materiali estrusi sò affettati da l'effetti cumminati di a velocità di estrusione, a temperatura di estrusione è u rapportu di estrusione. Frà elli, u rapportu di estrusione hè principalmente determinatu da a pressione di estrusione, l'efficienza di a produzzione è l'equipaggiu di produzzione. Quandu u rapportu di estrusione hè chjuca, a deformazione di l'alia hè chjuca è u raffinamentu di a microstruttura ùn hè micca evidenti; aumentà u rapportu di estrusione pò raffinà significativamente i grani, rompe a seconda fase grossa, ottene una microstruttura uniforme, è migliurà e proprietà meccaniche di a lega.
6061 è 6063 ligami d'aluminiu sottumettenu recristallizazione dinamica durante u prucessu di estrusione. Quandu a temperatura di estrusione hè custante, cum'è u rapportu di estrusione aumenta, a dimensione di granu diminuite, a fase di rinfurzà hè finemente dispersa, è a forza di trazione è l'allungamentu di a lega aumentanu in cunseguenza; in ogni modu, cum'è u rapportu di estrusione aumenta, a forza di estrusione necessaria per u prucessu di estrusione hè ancu aumentata, pruvucannu un effettu termale più grande, facendu chì a temperatura interna di l'aliaghja s'alza, è u rendiment di u pruduttu diminuite. Stu esperimentu studia l'effettu di u rapportu di estrusione, in particulare u grande rapportu di estrusione, nantu à a microstruttura è e proprietà meccaniche di a lega d'aluminiu 6063.
1 Materiali è metudi sperimentali
U materiale spirimintali hè 6063 alea d'aluminiu, è a cumpusizioni chimica hè mostrata in a Tabella 1. A dimensione originale di l'ingote hè Φ55 mm × 165 mm, è hè trasfurmata in una billetta di estrusione cù una dimensione di Φ50 mm × 150 mm dopu l'homogeneizazione. trattamentu à 560 ℃ per 6 h. A billetta hè riscaldata à 470 ℃ è mantene calda. A temperatura di preriscaldamentu di a canna di estrusione hè 420 ℃, è a temperatura di preriscaldamentu di u muffa hè 450 ℃. Quandu a vitezza di estrusione (vitezza di muvimentu di l'estrusione) V = 5 mm / s resta invariata, 5 gruppi di teste di estrusioni diverse sò realizati, è i rapporti di estrusione R sò 17 (currispondenu à u diametru di u foru D = 12 mm). 25 (D=10 mm), 39 (D=8 mm), 69 (D=6 mm) e 156 (D=4 mm).
Tabella 1 Composizioni chimiche di 6063 Alloy Al (pesu / %)
Dopu a smerigliatura di carta di sabbia è a lucidatura meccanica, i campioni metalografichi sò stati incisi cù reagenti HF cù una frazione di voluminu di 40% per circa 25 s, è a struttura metalografica di i campioni hè stata osservata nantu à un microscopiu otticu LEICA-5000. Una mostra di analisi di texture cù una dimensione di 10 mm × 10 mm hè stata tagliata da u centru di a seccione longitudinale di a barra estrusa, è a grinding meccanica è l'incisione sò state realizate per caccià a capa di stress superficia. I figuri di u polu incomplete di i trè piani di cristalli {111}, {200}, è {220} di a mostra sò stati misurati da l'analizzatore di diffrazione di raghji X'Pert Pro MRD di PANalytical Company, è e dati di texture sò stati processati è analizati. da X′Pert Data View è u software X′Pert Texture.
U specimenu di tensile di l'alea di cast hè stata presa da u centru di u lingotti, è u specimenu di tensione hè stata tagliata longu a direzzione di estrusione dopu l'extrusion. A dimensione di l'area di calibre era Φ4 mm × 28 mm. A prova di trazione hè stata realizata cù una macchina di prova di materiale universale SANS CMT5105 cù una velocità di trazione di 2 mm / min. U valore mediu di i trè specimens standard hè statu calculatu cum'è a dati di pruprietà meccanica. A morfologia di frattura di i specimens tensile hè stata osservata cù un microscopiu elettronicu à scanning di bassu ingrandimentu (Quanta 2000, FEI, USA).
2 Risultati è discussione
A figura 1 mostra a microstruttura metalografica di l'alea d'aluminiu 6063 cum'è cast prima è dopu à u trattamentu di homogenizazione. Comu mostra in a Figura 1a, i grani α-Al in a microstruttura cum'è cast varienu in grandezza, un gran numaru di fasi β-Al9Fe2Si2 reticulari si riuniscenu à i cunfini di granu, è un gran numaru di fasi Mg2Si granulari esistenu in i grani. Dopu chì u lingotto hè statu omogenizatu à 560 ℃ per 6 h, a fase eutettica non-equilibriu trà i dendriti di lega si dissolve gradualmente, l'elementi di lega si sò dissolti in a matrice, a microstruttura era uniforme, è a dimensione di granu mediu era di circa 125 μm (Figura 1b). ).
Prima di l'omogeneizazione
Dopu un trattamentu uniformizatu à 600 ° C per 6 ore
Fig.1 Struttura metallugrafica di 6063 alliage d'aluminium prima è dopu à u trattamentu homogenization
A figura 2 mostra l'apparizione di 6063 barre di lega d'aluminiu cù diverse proporzioni di estrusione. Cum'è mostra in a Figura 2, a qualità di a superficia di 6063 barre d'alea d'aluminiu estruse cù diverse proporzioni di estrusione hè bona, soprattuttu quandu u rapportu di estrusione hè aumentatu à 156 (currisponde à a velocità di uscita di estrusione di barra di 48 m / min), ùn ci hè ancu micca. difetti di estrusione cum'è crepe è sbucciatura nantu à a superficia di a barra, chì indicanu chì l'alia d'aluminiu 6063 hà ancu una bona estrusione calda. furmà prestazione sottu alta velocità è grande rapportu di estrusione.
Fig.2 Apparizione di 6063 bastone di lega d'aluminiu cù diverse proporzioni di extrusion
A Figura 3 mostra a microstruttura metalografica di a seccione longitudinale di a barra di lega d'aluminiu 6063 cù diverse proporzioni di estrusione. A struttura di granu di a barra cù diverse proporzioni d'estrusione mostra diversi gradi di allungamentu o raffinamentu. Quandu u rapportu di estrusione hè 17, i grani originali sò allungati longu à a direzzione di estrusione, accumpagnati da a furmazione di un picculu numeru di grani recristallizzati, ma i grani sò sempre relativamente grossi, cù un granu mediu di circa 85 μm (Figura 3a) ; quandu u rapportu di extrusion hè 25, i graneddi sò tirati più slender, u numeru di grani recristallizati aumenta, è a dimensione media di granu diminuite à circa 71 μm (Figura 3b); quandu u rapportu di extrusion hè 39, fora di un picculu numeru di granuli deformati, a microstruttura hè basicamente cumpostu di grani recristallizzati equiaxed di grandezza irregolare, cù un granu mediu di circa 60 μm (Figura 3c); quandu u rapportu di extrusion hè 69, u prucessu di recristallizazione dinamica hè cumplettamente cumpletu, i grani grossi originali sò stati trasfurmati cumplettamente in grani recrystallized uniformi strutturati, è a dimensione media di granu hè raffinata à circa 41 μm (Figura 3d); quandu u rapportu di extrusion hè 156, cù u prugressu cumpletu di u prucessu di recristallizazione dinamica, a microstruttura hè più uniforme, è a dimensione di granu hè assai raffinata à circa 32 μm (Figura 3e). Cù l'aumentu di u rapportu di estrusione, u prucessu di recristallizazione dinamica procede più cumpletamente, a microstruttura di l'alia diventa più uniforme, è a dimensione di granu hè significativamente raffinata (Figura 3f).
Fig.3 Struttura metallugrafica è granulometria di a sezione longitudinale di 6063 bastoncini in lega d'aluminiu cù diversi rapporti di estrusione
A figura 4 mostra e figure di u polu inversu di 6063 barre di lega d'aluminiu cù diverse proporzioni di estrusione longu a direzzione di estrusione. Si pò vede chì e microstrutture di barre di lega cù diverse proporzioni di estrusione producenu tutte l'orientazione preferenziale evidente. Quandu u rapportu di estrusione hè 17, una texture più debule <115> + <100> hè furmatu (Figura 4a); quandu u rapportu di estrusione hè 39, i cumpunenti di texture sò principarmenti a più forte <100> texture è una piccula quantità di debule <115> texture (Figura 4b); quandu u rapportu di estrusione hè 156, i cumpunenti di texture sò a tessitura <100> cun forza significativamente aumentata, mentre chì a texture <115> sparisce (Figura 4c). I studii anu dimustratu chì i metalli cúbichi centrati in a faccia formanu principalmente <111> è <100> texture di filu durante l'estrusione è u disegnu. Una volta chì a tessitura hè furmata, e proprietà meccaniche di a temperatura di l'ambienti di a lega mostranu una anisotropia evidenti. A forza di texture aumenta cù l'aumentu di u rapportu di estrusione, chì indica chì u nùmeru di granu in una certa direzzione di cristalli paralleli à a direzzione di estrusione in l'alea aumenta gradualmente, è a forza di trazione longitudinale di a lega aumenta. I miccanismi di rinfurzà di 6063 materiali di extrusion d'alia d'aluminiu caldi includenu rinfurzamentu di granu finitu, rinfurzà dislocazione, rinfurzà a struttura, etc. In a gamma di paràmetri di prucessu utilizati in stu studiu sperimentale, l'aumentu di u rapportu di estrusione hà un effettu promotore nantu à i miccanismi di rinfurzà sopra.
Fig.4 Diagramma di u polu inversu di 6063 barre d'alea d'aluminiu cù diversi rapporti di estrusione longu a direzzione di estrusione
A figura 5 hè un histogramma di e proprietà di tensione di l'alia d'aluminiu 6063 dopu a deformazione à e diverse proporzioni di estrusione. A forza di trazione di l'alea di cast hè 170 MPa è l'allungamentu hè 10,4%. A forza di trazione è l'allungamentu di a lega dopu l'estrusione sò significativamente migliurate, è a forza di tensione è l'allungamentu aumentanu gradualmente cù l'aumentu di u rapportu di estrusione. Quandu u rapportu di estrusione hè 156, a forza di trazione è l'allungamentu di l'aliaghja righjunghjenu u valore massimu, chì sò 228 MPa è 26,9%, rispettivamente, chì hè circa 34% più altu ch'è a forza di trazione di l'aliagiu cast è circa 158% più altu ch'è. l'allungamentu. A forza di trazione di 6063 alliage d'aluminiu ottenuta da un grande rapportu di estrusione hè vicinu à u valore di forza di tensione (240 MPa) ottenuta da l'estrusione angulare di u canali uguali 4-pass (ECAP), chì hè assai più altu ch'è u valore di forza di tensione (171,1 MPa) ottenuta da estrusione ECAP 1-pass di lega d'aluminiu 6063. Pò esse vistu chì un grande rapportu di estrusione pò migliurà e proprietà meccaniche di l'alea à un certu puntu.
U rinfurzà di e proprietà meccaniche di a lega per rapportu di estrusione vene principalmente da u rinfurzamentu di a raffinazione di granu. Quandu u rapportu di estrusione aumenta, i grani sò raffinati è a densità di dislocazione aumenta. Più frontiere di granu per unità di area pò impedisce in modu efficace u muvimentu di dislocazioni, cumminati cù u muvimentu mutuale è l'entanglement di dislocazioni, migliurà cusì a forza di l'alia. U più fine i graneddi, u più tortuous i cunfini di u granu, è a deformazione plastica pò esse dispersa in più granuli, chì ùn hè micca favurevule à a furmazione di cracke, è ancu di a propagazione di cracks. Più energia pò esse assorbita durante u prucessu di frattura, migliurà cusì a plasticità di a lega.
Fig.5 Pruprietà di Tensile di 6063 alliage d'aluminium dopu à casting è extrusion
A morfologia di a frattura di tensile di l'alea dopu a deformazione cù e diverse proporzioni d'estrusione hè mostrata in a Figura 6. Nisun dimples sò stati truvati in a morfologia di frattura di a mostra cum'è cast (Figura 6a), è a frattura era principalmente cumpostu di zoni piani è strappi. , chì indicanu chì u mecanismu di frattura di tensione di l'aliaghju cum'è cast era principarmenti frattura brittle. A morfologia di frattura di l'alea dopu l'extrusion hà cambiatu significativamente, è a frattura hè cumposta da un gran numaru di dimples equiaxed, chì indicanu chì u mecanismu di frattura di l'alia dopu l'extrusion hà cambiatu da frattura fragile à frattura ductile. Quandu u rapportu di estrusione hè chjuca, i dimples sò pocu profondi è a dimensione dimple hè grande, è a distribuzione hè irregulare; cum'è u rapportu di extrusion aumenta, u numeru di dimples aumenta, a dimensione dimple hè più chjuca è a distribuzione hè uniforme (Figura 6b ~ f), chì significa chì l'alia hè megliu plasticità, chì hè coherente cù i risultati di a prova di e proprietà meccaniche sopra.
3 Cunclusioni
In questu esperimentu, l'effetti di e diverse proporzioni di estrusione nantu à a microstruttura è e proprietà di l'alia d'aluminiu 6063 sò stati analizati sottu à a cundizione chì a dimensione di u billet, a temperatura di riscaldamentu di lingotti è a velocità di estrusione ùn anu cambiatu. I cunclusioni sò i seguenti:
1) A recristallizazione dinamica si trova in l'alia d'aluminiu 6063 durante l'estrusione calda. Cù l'aumentu di u rapportu di estrusione, i grani sò continuamente raffinati, è i grani allungati longu a direzzione di estrusione sò trasfurmati in grani recristallizzati equiaxe, è a forza di a struttura di filu <100> hè continuamente aumentata.
2) A causa di l'effettu di u rinfurzamentu di granu finitu, e proprietà meccaniche di a lega sò migliurate cù l'aumentu di u rapportu di estrusione. In a gamma di parametri di prova, quandu u rapportu di estrusione hè 156, a forza di trazione è l'allungamentu di a lega righjunghjenu i valori massimi di 228 MPa è 26,9%, rispettivamente.
Fig.6 Morphologies di frattura di trazione di l'alliage d'aluminiu 6063 dopu a fusione è l'estrusione
3) A morfologia di frattura di l'esemplariu cum'è cast hè cumpostu di zoni piani è spighe lacrime. Dopu à l'extrusion, a frattura hè cumposta da un gran numaru di dimples equiaxed, è u mecanismu di frattura hè trasfurmatu da frattura brittle à frattura ductile.
Tempu di Postu: Nov-30-2024
