6063 alyuminiy qotishmasi past qotishmali Al-Mg-Si seriyali issiqlik bilan ishlov beriladigan alyuminiy qotishmasiga tegishli. U mukammal ekstrusion kalıplama ishlashi, yaxshi korroziyaga chidamliligi va keng qamrovli mexanik xususiyatlarga ega. Oson oksidlanish bo'yoqlari tufayli u avtomobil sanoatida keng qo'llaniladi. Yengil avtomobillar tendentsiyasining tezlashishi bilan avtomobilsozlik sanoatida 6063 alyuminiy qotishma ekstruziya materiallarini qo'llash yanada oshdi.
Ekstruziya qilingan materiallarning mikro tuzilishi va xususiyatlariga ekstruziya tezligi, ekstruziya harorati va ekstruziya nisbati ta'siri ta'sir qiladi. Ularning orasida ekstruziya nisbati asosan ekstruziya bosimi, ishlab chiqarish samaradorligi va ishlab chiqarish uskunalari bilan belgilanadi. Ekstruziya nisbati kichik bo'lsa, qotishma deformatsiyasi kichik va mikro tuzilmani tozalash aniq emas; ekstruziya nisbatini oshirish donalarni sezilarli darajada yaxshilash, qo'pol ikkinchi fazani buzish, bir xil mikro tuzilmani olish va qotishmaning mexanik xususiyatlarini yaxshilash mumkin.
6061 va 6063 alyuminiy qotishmalari ekstruziya jarayonida dinamik qayta kristallanishga uchraydi. Ekstruziya harorati doimiy bo'lsa, ekstruziya nisbati oshgani sayin, don hajmi kamayadi, mustahkamlash bosqichi nozik tarqaladi va qotishmaning kuchlanish kuchi va cho'zilishi mos ravishda ortadi; shu bilan birga, ekstruziya nisbati oshgani sayin, ekstruziya jarayoni uchun zarur bo'lgan ekstruziya kuchi ham ortadi, bu esa katta termal ta'sirga olib keladi, qotishmaning ichki harorati ko'tariladi va mahsulotning ishlashi pasayadi. Ushbu tajriba ekstruziya nisbati, ayniqsa katta ekstruziya nisbati, 6063 alyuminiy qotishmasining mikro tuzilishi va mexanik xususiyatlariga ta'sirini o'rganadi.
1 Eksperimental materiallar va usullar
Tajribaviy material 6063 alyuminiy qotishmasi bo'lib, kimyoviy tarkibi 1-jadvalda ko'rsatilgan. Quymaning asl o'lchami PH55 mm × 165 mm bo'lib, gomogenlashdan keyin PH50 mm × 150 mm o'lchamdagi ekstruziya ignasiga qayta ishlanadi. 6 soat davomida 560 ℃ da ishlov berish. Idish 470 ℃ ga qadar isitiladi va issiq saqlanadi. Ekstruziya barrelini oldindan qizdirish harorati 420 ℃ va qolipni oldindan isitish harorati 450 ℃. Ekstruziya tezligi (ekstruziya tayog'ining harakatlanish tezligi) V = 5 mm / s o'zgarmagan bo'lsa, turli xil ekstruziya nisbati testlarining 5 guruhi o'tkaziladi va ekstruziya nisbati R 17 ga teng (qolib teshigi diametri D = 12 mm ga to'g'ri keladi), 25 (D=10 mm), 39 (D=8 mm), 69 (D=6 mm) va 156 (D=4 mm).
1-jadval 6063 Al qotishmasining kimyoviy tarkibi (wt/%)
Zımpara qog'ozini silliqlash va mexanik sayqallashdan so'ng, metallografik namunalar taxminan 25 soniya davomida hajmi 40% bo'lgan HF reagenti bilan chizilgan va namunalarning metallografik tuzilishi LEICA-5000 optik mikroskopida kuzatilgan. Ekstrudirovka qilingan rodning uzunlamasına kesimining markazidan 10 mm × 10 mm o'lchamdagi to'qimalarni tahlil qilish namunasi kesilgan va sirt kuchlanish qatlamini olib tashlash uchun mexanik silliqlash va etching amalga oshirilgan. Namunaning uchta kristall tekisligining {111}, {200} va {220} toʻliq boʻlmagan qutb raqamlari PANalytical kompaniyasining X′Pert Pro MRD rentgen nurlanish analizatori tomonidan oʻlchandi va tekstura maʼlumotlari qayta ishlandi va tahlil qilindi. X′Pert Data View va X′Pert Texture dasturlari tomonidan.
Quyma qotishmasining kuchlanish namunasi ingotning markazidan olingan va valentlik namunasi ekstruziyadan keyin ekstruziya yo'nalishi bo'ylab kesilgan. O'lchov maydoni o'lchami P4 mm × 28 mm edi. Siqish sinovi SANS CMT5105 universal material sinov mashinasi yordamida 2 mm/min valentlik tezligi bilan amalga oshirildi. Uchta standart namunaning o'rtacha qiymati mexanik xususiyat ma'lumotlari sifatida hisoblab chiqilgan. Cho'zilish namunalarining sinish morfologiyasi past kattalashtiruvchi skanerlash elektron mikroskopi (Quanta 2000, FEI, AQSh) yordamida kuzatildi.
2 Natijalar va muhokama
1-rasmda gomogenizatsiya bilan ishlov berishdan oldin va keyin quyma 6063 alyuminiy qotishmasining metallografik mikro tuzilishi ko'rsatilgan. 1a-rasmda ko'rsatilganidek, quyma mikrostrukturadagi a-Al donalarining o'lchamlari turlicha bo'lib, ko'p sonli retikulyar b-Al9Fe2Si2 fazalari don chegaralarida to'planadi va donalarning ichida ko'p miqdorda donador Mg2Si fazalari mavjud. Quyma 6 soat davomida 560 ℃ da bir hil holga keltirilgach, qotishma dendritlari orasidagi muvozanatsiz evtektik faza asta-sekin eriydi, qotishma elementlari matritsada eriydi, mikroyapı bir xil bo'ldi va o'rtacha don hajmi taxminan 125 mkm edi (1b-rasm). ).
Gomogenlashdan oldin
6 soat davomida 600 ° C da ishlov berishni bir xillashtirgandan so'ng
Fig.1 6063 alyuminiy qotishmasining gomogenizatsiyadan oldin va keyin metallografik tuzilishi
2-rasmda turli xil ekstruziya nisbati bo'lgan 6063 alyuminiy qotishma majmuasi ko'rinishi ko'rsatilgan. 2-rasmda ko'rsatilgandek, har xil ekstruziya nisbati bilan ekstruziya qilingan 6063 alyuminiy qotishma barlarining sirt sifati yaxshi, ayniqsa ekstruziya nisbati 156 ga oshirilganda (bar ekstruziyasi chiqish tezligi 48 m / minga to'g'ri keladi), hali ham mavjud emas. 6063 alyuminiy qotishmasi ham yaxshi issiq ekstruziyaga ega ekanligini ko'rsatadigan barning yuzasida yoriqlar va peeling kabi ekstruziya nuqsonlari yuqori tezlik va katta ekstruziya nisbati ostida ishlashni shakllantirish.
Fig.2 Har xil ekstruziya nisbati bo'lgan 6063 alyuminiy qotishma novdalarining ko'rinishi
3-rasmda turli xil ekstruziya nisbati bo'lgan 6063 alyuminiy qotishma barining uzunlamasına kesimining metallografik mikro tuzilishi ko'rsatilgan. Turli xil ekstruziya nisbatlariga ega bo'lgan barning don tuzilishi turli darajadagi cho'zilish yoki tozalash darajasini ko'rsatadi. Ekstruziya nisbati 17 ga teng bo'lsa, asl donalar ekstruziya yo'nalishi bo'ylab cho'ziladi, bu bilan birga oz miqdordagi qayta kristallangan donalar paydo bo'ladi, ammo donalar hali ham nisbatan qo'pol bo'lib, o'rtacha don hajmi taxminan 85 mkm (3a-rasm). ; ekstruziya nisbati 25 bo'lsa, donalar yanada nozik tortiladi, qayta kristallangan donalar soni ortadi va o'rtacha don hajmi taxminan 71 mkm gacha kamayadi (3b-rasm); ekstruziya koeffitsienti 39 ga teng bo‘lganda, oz sonli deformatsiyalangan donalar bundan mustasno, mikrostruktura asosan notekis o‘lchamdagi, o‘rtacha don o‘lchami taxminan 60 mkm bo‘lgan teng o‘qli qayta kristallangan donalardan iborat bo‘ladi (3c-rasm); ekstruziya nisbati 69 ga teng bo'lsa, dinamik qayta kristallanish jarayoni asosan yakunlanadi, qo'pol asl donalar butunlay bir xil tuzilgan qayta kristallangan donaga aylantirildi va o'rtacha don hajmi taxminan 41 mkm gacha tozalanadi (3d-rasm); ekstruziya nisbati 156 bo'lsa, dinamik qayta kristallanish jarayonining to'liq rivojlanishi bilan mikro tuzilma yanada bir xil bo'ladi va don hajmi taxminan 32 mkm gacha tozalanadi (3e-rasm). Ekstruziya nisbati oshishi bilan dinamik qayta kristallanish jarayoni to'liqroq davom etadi, qotishma mikroyapısı yanada bir xil bo'ladi va don hajmi sezilarli darajada tozalanadi (3f-rasm).
3-rasm. Turli ekstruziya nisbati bo'lgan 6063 alyuminiy qotishma novdalarining uzunlamasına kesimining metallografik tuzilishi va don hajmi
4-rasmda ekstruziya yo'nalishi bo'yicha turli ekstruziya nisbatlariga ega 6063 alyuminiy qotishma barlarining teskari qutb raqamlari ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, har xil ekstruziya nisbatlariga ega bo'lgan qotishma barlarning mikro tuzilmalari barchasi aniq imtiyozli yo'nalishni keltirib chiqaradi. Ekstruziya nisbati 17 bo'lsa, zaifroq <115>+<100> tekstura hosil bo'ladi (4a-rasm); ekstruziya nisbati 39 ga teng bo'lsa, to'qimalarning tarkibiy qismlari asosan kuchliroq <100> tekstura va oz miqdorda zaif <115> to'qimalar (4b-rasm); ekstruziya nisbati 156 bo'lsa, to'qimalarning tarkibiy qismlari <100> to'qimasi sezilarli darajada kuchaygan holda, <115> tekstura yo'qoladi (4c-rasm). Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, yuzga markazlashtirilgan kub metallar, asosan, ekstruziya va chizish jarayonida <111> va <100> sim to'qimalarini hosil qiladi. Tekstura hosil bo'lgandan so'ng, qotishmaning xona haroratidagi mexanik xususiyatlari aniq anizotropiyani ko'rsatadi. Ekstruziya nisbati oshishi bilan to'qimalarning mustahkamligi ortadi, bu qotishmadagi ekstruziya yo'nalishiga parallel ravishda ma'lum bir kristall yo'nalishdagi donalar soni asta-sekin o'sib borishini va qotishmaning uzunlamasına valentlik kuchining oshishini ko'rsatadi. 6063 alyuminiy qotishma issiq ekstruziya materiallarini mustahkamlash mexanizmlari nozik donni mustahkamlash, dislokatsiyani mustahkamlash, to'qimalarni mustahkamlash va boshqalarni o'z ichiga oladi. Ushbu eksperimental tadqiqotda ishlatiladigan jarayon parametrlari doirasida ekstruziya nisbatini oshirish yuqoridagi mustahkamlash mexanizmlariga yordam beruvchi ta'sir ko'rsatadi.
Fig.4 Ekstruziya yo'nalishi bo'ylab turli ekstruziya nisbatlariga ega 6063 alyuminiy qotishma novdalarining teskari qutb diagrammasi
Shakl 5 - 6063 alyuminiy qotishmasining turli ekstruziya nisbatlarida deformatsiyadan keyin kuchlanish xususiyatlarining gistogrammasi. Quyma qotishmasining kuchlanish kuchi 170 MPa va uzayishi 10,4% ni tashkil qiladi. Ekstruziyadan so'ng qotishmaning kuchlanish kuchi va cho'zilishi sezilarli darajada yaxshilanadi va ekstruziya nisbati oshishi bilan kuchlanish kuchi va cho'zilishi asta-sekin o'sib boradi. Ekstruziya nisbati 156 bo'lsa, qotishmaning kuchlanish kuchi va cho'zilishi maksimal qiymatga etadi, ular mos ravishda 228 MPa va 26,9% ni tashkil qiladi, bu quyma qotishmaning kuchlanish kuchidan taxminan 34% va taxminan 158% ga yuqori. cho'zilish. Katta ekstruziya nisbati bilan olingan 6063 alyuminiy qotishmasining kuchlanish kuchi 4 o'tishli teng kanalli burchakli ekstruziya (ECAP) orqali olingan kuchlanish kuchi qiymatiga (240 MPa) yaqin bo'lib, bu kuchlanish kuchi qiymatidan (171,1 MPa) ancha yuqori. 6063 alyuminiy qotishmasining 1-passli ECAP ekstruziyasi orqali olingan. Ko'rinib turibdiki, katta ekstruziya nisbati qotishmaning mexanik xususiyatlarini ma'lum darajada yaxshilashi mumkin.
Qotishmaning mexanik xususiyatlarini ekstruziya nisbati bilan yaxshilash asosan donni tozalashni kuchaytirishdan kelib chiqadi. Ekstruziya nisbati oshishi bilan donalar tozalanadi va dislokatsiya zichligi oshadi. Birlik maydoniga ko'proq don chegaralari dislokatsiyalarning o'zaro harakatlanishi va chigallashishi bilan birgalikda dislokatsiyalarning harakatiga samarali to'sqinlik qilishi mumkin va shu bilan qotishma mustahkamligini oshiradi. Donachalar qanchalik mayda bo'lsa, don chegaralari shunchalik burilishli bo'ladi va plastik deformatsiya ko'proq donalarda tarqalib ketishi mumkin, bu esa yoriqlarning ko'payishi u yoqda tursin, yoriqlar paydo bo'lishiga yordam bermaydi. Sinish jarayonida ko'proq energiya so'rilishi mumkin, shu bilan qotishma plastisiyasini yaxshilaydi.
Fig.5 6063 alyuminiy qotishmasining quyma va ekstruziyadan keyin kuchlanish xususiyatlari
Turli ekstruziya nisbatlari bilan deformatsiyadan keyin qotishmaning qisish sinishi morfologiyasi 6-rasmda ko'rsatilgan. Quyma namunasining sinish morfologiyasida chuqurchalar topilmadi (6a-rasm) va sinish asosan tekis joylardan va yirtilgan qirralardan iborat edi. , quyma qotishmaning valentlik sinishi mexanizmi asosan mo'rt sinish ekanligini ko'rsatadi. Ekstruziyadan keyin qotishmaning sinish morfologiyasi sezilarli darajada o'zgardi va sinish ko'p sonli teng o'qli chuqurchalardan iborat bo'lib, bu qotishmaning ekstruziyadan keyin sinish mexanizmi mo'rt sinishdan egiluvchan sinishga o'zgarganligini ko'rsatadi. Ekstruziya nisbati kichik bo'lsa, chuqurchalar sayoz va chuqurcha kattaligi katta va taqsimot notekis bo'ladi; ekstruziya nisbati oshgani sayin, chuqurchalar soni ortadi, chuqurcha kattaligi kichikroq va taqsimot bir xil bo'ladi (6b ~ f-rasm), bu qotishma yaxshi plastiklikka ega ekanligini anglatadi, bu mexanik xususiyatlar yuqoridagi sinov natijalariga mos keladi.
3 Xulosa
Ushbu tajribada 6063 alyuminiy qotishmasining mikro tuzilishi va xususiyatlariga turli ekstruziya nisbatlarining ta'siri ignabargli o'lcham, ingot isitish harorati va ekstruziya tezligi o'zgarishsiz qolishi sharti bilan tahlil qilindi. Xulosalar quyidagicha:
1) Dinamik qayta kristallanish 6063 alyuminiy qotishmasida issiq ekstruziya paytida sodir bo'ladi. Ekstruziya nisbati oshishi bilan donalar doimiy ravishda tozalanadi va ekstruziya yo'nalishi bo'ylab cho'zilgan donalar teng o'qli qayta kristallangan donaga aylanadi va <100> sim to'qimalarining mustahkamligi doimiy ravishda oshib boradi.
2) Nozik donni mustahkamlash ta'siri tufayli qotishmaning mexanik xususiyatlari ekstruziya nisbati oshishi bilan yaxshilanadi. Sinov parametrlari oralig'ida, ekstruziya nisbati 156 bo'lsa, qotishmaning kuchlanish kuchi va cho'zilishi mos ravishda 228 MPa va 26,9% maksimal qiymatlarga etadi.
6-rasm 6063 alyuminiy qotishmasining quyma va ekstruziyadan keyin cho'zilish sinishi morfologiyasi
3) quyma namunaning sinish morfologiyasi tekis joylar va yirtiq qirralardan iborat. Ekstruziyadan keyin sinish ko'p sonli teng o'qli chuqurchalardan iborat bo'lib, sinish mexanizmi mo'rt sinishdan egiluvchan sinishga aylanadi.
Xabar vaqti: 30-noyabr-2024
