Егер экструзиялардың механикалық қасиеттері күтілгендей болмаса, әдетте дайындаманың бастапқы құрамына немесе экструзия/қартаю жағдайларына назар аударылады. Гомогенизацияның өзі мәселе бола ма деп күмәнданатындар аз. Шындығында, гомогенизация сатысы жоғары сапалы экструзияларды өндіру үшін өте маңызды. Гомогенизация қадамын дұрыс бақыламау мыналарға әкелуі мүмкін:
●Үлкен қысымның жоғарылауы
●Қосымша ақаулар
●Анодтаудан кейін жолақ құрылымдары
●Төменгі экструзия жылдамдығы
●Төмен механикалық қасиеттер
Гомогенизация сатысының екі негізгі мақсаты бар: құрамында темірі бар интерметалл қосылыстарды тазарту және магний (Mg) мен кремнийді (Si) қайта бөлу. Гомогенизацияға дейін және одан кейінгі дайындаманың микроқұрылымын зерттей отырып, экструзия кезінде дайындаманың жақсы жұмыс істейтінін болжауға болады.
Дайындаманы гомогенизацияның қатаюға әсері
6XXX экструзиясында беріктік қартаю кезінде пайда болған Mg- және Si-ға бай фазалардан келеді. Бұл фазаларды қалыптастыру мүмкіндігі элементтерді қартаю басталғанға дейін қатты ерітіндіге орналастыруға байланысты. Mg және Si ақырында қатты ерітіндінің бір бөлігіне айналуы үшін металды 530 ° C-тан жоғары температурада тез сөндіру керек. Осы нүктеден жоғары температурада Mg және Si табиғи түрде алюминийге ериді. Дегенмен, экструзия кезінде металл осы температурадан жоғары ғана қысқа уақыт ішінде қалады. Барлық Mg және Si ерігенін қамтамасыз ету үшін Mg және Si бөлшектері салыстырмалы түрде аз болуы керек. Өкінішке орай, құю кезінде Mg және Si салыстырмалы үлкен Mg₂Si блоктары түрінде тұнбаға түседі (1а-сурет).
6060 дайындамаларды гомогенизациялаудың әдеттегі циклі 2 сағат ішінде 560 °C құрайды. Бұл процесс барысында дайындама ұзақ уақыт бойы 530 °C жоғары тұрғандықтан, Mg₂Si ериді. Салқындатқаннан кейін ол әлдеқайда ұсақ таралуда қайтадан тұнбаға түседі (1в-сурет). Гомогенизация температурасы жеткілікті жоғары болмаса немесе уақыт өте қысқа болса, кейбір үлкен Mg₂Si бөлшектері қалады. Бұл жағдайда экструзиядан кейінгі қатты ерітіндіде аз Mg және Si болады, бұл қатайтатын тұнбалардың жоғары тығыздығын қалыптастыруды мүмкін емес етеді, бұл механикалық қасиеттердің төмендеуіне әкеледі.
1-сурет. Жылтыратылған және 2% HF өрнектелген 6060 дайындаманың оптикалық микросуреттері: (a) құйылған, (b) жартылай гомогенизацияланған, (в) толық гомогенизацияланған.
Құрамында темір бар интерметаллдарда гомогенизацияның рөлі
Темір (Fe) беріктікке қарағанда сынудың беріктігіне көбірек әсер етеді. 6XXX қорытпаларында Fe фазалары құю кезінде β-фаза (Al₅(FeMn)Si немесе Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) түзуге бейім. Бұл фазалар үлкен, бұрыштық және экструзияға кедергі келтіреді (2а-суретте ерекшеленген). Гомогенизация кезінде ауыр элементтер (Fe, Mn және т.б.) диффузияланады, ал үлкен бұрыштық фазалар кішірейіп, дөңгелектенеді (2б-сурет).
Тек оптикалық бейнелерден әртүрлі фазаларды ажырату қиын, ал олардың сандық мөлшерін сенімді түрде анықтау мүмкін емес. Innoval компаниясында дайындамалар үшін %α мәнін қамтамасыз ететін ішкі мүмкіндіктерді анықтау және жіктеу (FDC) әдісі арқылы дайындамаларды гомогенизациялаудың мөлшерін анықтаймыз. Бұл гомогенизацияның сапасын бағалауға мүмкіндік береді.
2-сурет. Дайындамалардың (а) гомогенизацияға дейін және (б) кейін оптикалық микросуреттері.
Функцияларды анықтау және жіктеу (FDC) әдісі
3a-суретте сканерлеуші электронды микроскопия (SEM) арқылы талданған жылтыратылған үлгі көрсетілген. Содан кейін 3b-суретте ақ болып көрінетін интерметаллдарды бөлу және анықтау үшін сұр реңкті шекті анықтау әдісі қолданылады. Бұл әдіс 1 мм² дейінгі аумақтарды талдауға мүмкіндік береді, яғни бір уақытта 1000-нан астам жеке мүмкіндіктерді талдауға болады.
3-сурет. (a) Гомогенизацияланған 6060 дайындаманың кері шашыраған электронды кескіні, (b) (a) тармағынан анықталған жеке ерекшеліктер.
Бөлшектердің құрамы
Innoval жүйесі Oxford Instruments Xplore 30 энергия-дисперсиялық рентгендік (EDX) детекторымен жабдықталған. Бұл әрбір анықталған нүктеден EDX спектрлерін жылдам автоматты түрде жинауға мүмкіндік береді. Осы спектрлерден бөлшектердің құрамын анықтауға болады және салыстырмалы Fe:Si қатынасын шығаруға болады.
Қорытпадағы Mn немесе Cr мазмұнына байланысты басқа ауыр элементтер де қосылуы мүмкін. Кейбір 6XXX қорытпалары үшін (кейде айтарлықтай Mn бар) (Fe+Mn):Si қатынасы анықтамалық ретінде пайдаланылады. Содан кейін бұл арақатынастарды белгілі Fe құрамындағы интерметаллдармен салыстыруға болады.
β-фазасы (Al₅(FeMn)Si немесе Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si қатынасы ≈ 2. α-фазасы (Al₁₂(FeMn)₃Si немесе Al₈.₃,₈Si қатынасында):₃,₉in: құрамы. Біздің реттелетін бағдарламалық құрал шекті орнатуға және әрбір бөлшекті α немесе β ретінде жіктеуге, содан кейін олардың микроқұрылымдағы орындарын картаға түсіруге мүмкіндік береді (Cурет 4). Бұл гомогенделген дайындамадағы трансформацияланған α-ның шамамен пайызын береді.
4-сурет. (a) α- және β-жіктелген бөлшектерді көрсететін карта, (b) (Fe+Mn):Si қатынасының шашырау графигі.
Деректер бізге не айта алады
5-суретте бұл ақпараттың қалай қолданылатыны көрсетілген. Бұл жағдайда нәтижелер белгілі бір пеш ішінде біркелкі емес қыздыруды немесе мүмкін, белгіленген температураға жетпегенін көрсетеді. Мұндай жағдайларды дұрыс бағалау үшін сынақ дайындамасы да, сапасы белгілі эталондық дайындамалар да қажет. Бұларсыз бұл қорытпа құрамы үшін күтілетін %α диапазоны белгіленбейді.
5-сурет. Нашар жұмыс істейтін гомогенизация пешінің әртүрлі секцияларындағы %α-ны салыстыру.
Жіберу уақыты: 30 тамыз 2025 ж
