6063 алюминий қорытпасы төмен легірленген Al-Mg-Si сериялы термиялық өңделетін алюминий қорытпасына жатады. Ол тамаша экструзия қалыптау өнімділігі, жақсы коррозияға төзімділігі және жан-жақты механикалық қасиеттері бар. Ол сондай-ақ жеңіл тотығу бояуына байланысты автомобиль өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Жеңіл автомобильдер трендінің жеделдеуімен автомобиль өнеркәсібінде 6063 алюминий қорытпасынан жасалған экструзия материалдарын қолдану одан әрі өсті.
Экструдталған материалдардың микроқұрылымы мен қасиеттеріне экструзия жылдамдығының, экструзия температурасының және экструзия коэффициентінің аралас әсерлері әсер етеді. Олардың ішінде экструзия коэффициенті негізінен экструзия қысымымен, өндіріс тиімділігімен және өндірістік жабдықпен анықталады. Экструзия коэффициенті аз болғанда, қорытпаның деформациясы аз және микроқұрылымның нақтылануы айқын емес; экструзия коэффициентін арттыру дәндерді айтарлықтай тазартуға, ірі екінші фазаны бұзуға, біркелкі микроқұрылым алуға және қорытпаның механикалық қасиеттерін жақсартуға мүмкіндік береді.
6061 және 6063 алюминий қорытпалары экструзия процесі кезінде динамикалық қайта кристалданады. Экструзия температурасы тұрақты болғанда, экструзия коэффициенті ұлғайған сайын түйіршік мөлшері азаяды, күшейту фазасы ұсақ дисперсті болады, ал қорытпаның созылу күші мен созылуы сәйкесінше артады; дегенмен, экструзия коэффициенті артқан сайын, экструзия процесі үшін қажетті экструзия күші де артады, бұл үлкен термиялық әсерді тудырады, қорытпаның ішкі температурасының жоғарылауына және өнімнің өнімділігінің төмендеуіне әкеледі. Бұл эксперимент 6063 алюминий қорытпасының микроқұрылымы мен механикалық қасиеттеріне экструзия коэффициентінің, әсіресе үлкен экструзия коэффициентінің әсерін зерттейді.
1 Эксперименттік материалдар мен әдістер
Тәжірибелік материал 6063 алюминий қорытпасы, ал химиялық құрамы 1-кестеде көрсетілген. Құйманың бастапқы өлшемі Φ55 мм×165 мм және ол гомогенизациядан кейін Φ50 мм×150 мм өлшемі бар экструзия дайындамасына өңделеді. 560 ℃ температурада 6 сағат бойы өңдеу. Дайындама 470 ℃ дейін қызады және жылы сақталады. Экструзия бөшкесінің алдын ала қыздыру температурасы 420 ℃, ал қалыптың алдын ала қыздыру температурасы 450 ℃. Экструзия жылдамдығы (экструзия штангасының қозғалу жылдамдығы) V=5 мм/с өзгеріссіз қалғанда, экструзия коэффициентінің әртүрлі сынақтарының 5 тобы орындалады, ал экструзия коэффициенттері R 17 (қалыпты тесік диаметріне сәйкес келеді D=12 мм), 25 (D=10 мм), 39 (D=8 мм), 69 (D=6 мм) және 156 (D=4 мм).
1-кесте 6063 Al қорытпасының химиялық құрамы (масса/%)
Тегістеу қағазын ұнтақтау және механикалық жылтыратудан кейін металлографиялық үлгілер шамамен 25 с ішінде 40% көлемдік үлесі бар HF реагентімен оюланды және үлгілердің металлографиялық құрылымы LEICA-5000 оптикалық микроскопында бақыланды. Экструдталған өзекшенің бойлық қимасының ортасынан өлшемі 10 мм × 10 мм болатын текстураны талдау үлгісі кесілді және беткі кернеу қабатын жою үшін механикалық тегістеу және сылау орындалды. Үлгінің үш кристалдық жазықтығының {111}, {200} және {220} толық емес полюс фигуралары PANalytical компаниясының X′Pert Pro MRD рентгендік дифракция анализаторымен өлшенді және текстура деректері өңделді және талданды. X′Pert Data View және X′Pert Texture бағдарламалық құралы арқылы.
Құйма қорытпасының созылу үлгісі құйманың ортасынан алынды, ал созылу үлгісі экструзиядан кейін экструзия бағыты бойынша кесілді. Өлшем аймағының өлшемі Φ4 мм × 28 мм болды. Созылу сынағы 2 мм/мин созылу жылдамдығымен SANS CMT5105 әмбебап материалды сынау машинасы арқылы жүргізілді. Үш стандартты үлгінің орташа мәні механикалық қасиет деректері ретінде есептелді. Созылу үлгілерінің сыну морфологиясы төмен үлкейтетін сканерлеуші электронды микроскоптың көмегімен бақыланды (Quanta 2000, FEI, АҚШ).
2 Нәтижелер және талқылау
1-суретте гомогенизациялық өңдеуге дейін және кейін құйылған 6063 алюминий қорытпасының металлографиялық микроқұрылымы көрсетілген. 1а-суретте көрсетілгендей, құйылған микроқұрылымдағы α-Al түйіршіктері өлшемдері бойынша әр түрлі болады, түйіршіктер шекарасында ретикулярлық β-Al9Fe2Si2 фазаларының көп саны жиналады және дәндердің ішінде түйіршікті Mg2Si фазаларының көп саны бар. Құйманы 560 ℃ температурада 6 сағат бойы біртекті күйге келтіргеннен кейін, қорытпаның дендриттері арасындағы тепе-теңдік емес эвтектикалық фаза біртіндеп ериді, қорытпа элементтері матрицаға еріді, микроқұрылым біркелкі болды және орташа дән мөлшері шамамен 125 мкм болды (1б-сурет). ).
Гомогендеу алдында
6 сағат бойы 600°С температурада біркелкі өңдеуден кейін
1-сурет 6063 алюминий қорытпасының гомогенизацияға дейін және өңдеуден кейінгі металлографиялық құрылымы
2-суретте әртүрлі экструзия коэффициенттері бар 6063 алюминий қорытпаларының сыртқы түрі көрсетілген. 2-суретте көрсетілгендей, әртүрлі экструзия коэффициенттерімен экструдталған 6063 алюминий қорытпаларының бетінің сапасы жақсы, әсіресе экструзия коэффициенті 156-ға дейін жоғарылағанда (бардың экструзияның шығу жылдамдығы 48 м/мин сәйкес келеді), әлі де жоқ. штанганың бетіндегі жарықтар мен пиллинг сияқты экструзия ақаулары, бұл 6063 алюминий қорытпасының жақсы ыстық экструзияға ие екенін көрсетеді жоғары жылдамдықта және үлкен экструзия қатынасында өнімділікті қалыптастыру.
2-сурет 6063 алюминий қорытпасының әртүрлі экструзия коэффициенттері бар шыбықтар сыртқы түрі
3-суретте әртүрлі экструзия коэффициенттері бар 6063 алюминий қорытпасының бойлық қимасының металлографиялық микроқұрылымы көрсетілген. Әртүрлі экструзия коэффициенттері бар штанганың астық құрылымы әртүрлі ұзару немесе нақтылау дәрежесін көрсетеді. Экструзия коэффициенті 17 болғанда, бастапқы дәндер экструзия бағыты бойынша ұзарады, қайта кристалданған дәндердің аздаған санының түзілуімен жүреді, бірақ түйіршіктер әлі де салыстырмалы түрде дөрекі, орташа түйіршік өлшемі шамамен 85 мкм (3a-сурет) ; экструзия коэффициенті 25 болғанда, дәндер жіңішкерек тартылады, қайта кристалданған түйіршіктер саны артады және орташа түйіршік мөлшері шамамен 71 мкм-ге дейін азаяды (3б-сурет); экструзия коэффициенті 39 болғанда, деформацияланған түйірлердің аздаған санын қоспағанда, микроқұрылым негізінен біркелкі емес өлшемдегі, орташа түйіршік өлшемі шамамен 60 мкм болатын тең осьті қайта кристалданған дәндерден тұрады (3в-сурет); экструзия коэффициенті 69 болғанда, динамикалық қайта кристалдану процесі негізінен аяқталды, ірі бастапқы түйіршіктер біркелкі құрылымды қайта кристалданған түйіршіктерге толығымен түрленді және дәннің орташа мөлшері шамамен 41 мкм дейін тазартылады (3d-сурет); экструзия коэффициенті 156 болғанда, динамикалық қайта кристалдану процесінің толық ілгерілеуімен микроқұрылым біркелкі болады, ал дән мөлшері шамамен 32 мкм-ге дейін айтарлықтай тазартылады (3e-сурет). Экструзия коэффициентінің жоғарылауымен динамикалық қайта кристалдану процесі толық жүреді, қорытпаның микроқұрылымы біркелкі болады, түйіршік мөлшері айтарлықтай тазартылады (3f-сурет).
3-сурет. Әр түрлі экструзия коэффициенттері бар 6063 алюминий қорытпасының өзекшелерінің бойлық қимасының металлографиялық құрылымы және түйіршік мөлшері
4-суретте экструзия бағыты бойынша әртүрлі экструзия коэффициенттері бар 6063 алюминий қорытпасының өзектерінің кері полюстерінің фигуралары көрсетілген. Әртүрлі экструзия коэффициенттері бар легирленген өзектердің микроқұрылымдарының барлығы айқын преференциялық бағытты тудыратынын көруге болады. Экструзия коэффициенті 17 болғанда, әлсіз <115>+<100> құрылым түзіледі (4а-сурет); экструзия коэффициенті 39 болғанда, текстураның құрамдас бөліктері негізінен күштірек <100> текстурасы және әлсіз <115> құрылымының аз мөлшері (4б-сурет); экструзия коэффициенті 156 болғанда, текстураның құрамдас бөліктері беріктігі айтарлықтай жоғарылаған <100> текстурасы болып табылады, ал <115> текстурасы жоғалады (4в-сурет). Зерттеулер бетке бағытталған текше металдар экструзия және тарту кезінде негізінен <111> және <100> сым текстурасын түзетінін көрсетті. Текстура қалыптасқаннан кейін қорытпаның бөлме температурасындағы механикалық қасиеттері айқын анизотропияны көрсетеді. Экструзия коэффициентінің жоғарылауымен текстураның беріктігі артады, бұл қорытпадағы экструзия бағытына параллель белгілі бір кристалдық бағытта түйіршіктер санының бірте-бірте өсетінін және қорытпаның бойлық созылу беріктігінің жоғарылауын көрсетеді. 6063 алюминий қорытпасынан жасалған ыстық экструзия материалдарының күшейту механизмдеріне ұсақ түйіршіктерді нығайту, дислокацияны күшейту, текстураны нығайту және т.б. кіреді. Осы эксперименттік зерттеуде қолданылатын процесс параметрлері ауқымында экструзия коэффициентін арттыру жоғарыда аталған нығайту механизмдеріне ықпал ететін әсер етеді.
Сурет 4 Экструзия бағыты бойынша әртүрлі экструзия коэффициенттері бар 6063 алюминий қорытпасының өзекшелерінің кері полюс диаграммасы
5-сурет 6063 алюминий қорытпасының әртүрлі экструзия коэффициенттерінде деформациядан кейінгі созылу қасиеттерінің гистограммасы. Құйылған қорытпаның созылу беріктігі 170 МПа, ұзарту 10,4%. Экструзиядан кейінгі қорытпаның созылу беріктігі мен ұзаруы айтарлықтай жақсарады, ал созылу беріктігі мен созылуы экструзия коэффициентінің жоғарылауымен біртіндеп артады. Экструзия коэффициенті 156 болғанда, қорытпаның созылу беріктігі мен ұзаруы максималды мәнге жетеді, олар сәйкесінше 228 МПа және 26,9% құрайды, бұл құйма қорытпасының созылу беріктігінен шамамен 34% және шамамен 158% жоғары. ұзарту. Үлкен экструзия коэффициентімен алынған 6063 алюминий қорытпасының созылу беріктігі 4-өткізу тең арналы бұрыштық экструзия (ECAP) арқылы алынған созылу беріктігі мәніне (240 МПа) жақын, бұл созылу беріктігі мәнінен (171,1 МПа) әлдеқайда жоғары. 6063 алюминий қорытпасының ECAP экструзиясының 1 жолымен алынған. Үлкен экструзия коэффициенті қорытпаның механикалық қасиеттерін белгілі бір дәрежеде жақсарта алатынын көруге болады.
Қорытпаның механикалық қасиеттерін экструзия қатынасы арқылы жақсарту негізінен дәнді тазартуды күшейту есебінен жүзеге асырылады. Экструзия коэффициенті жоғарылаған сайын дәндер тазартылады және дислокация тығыздығы артады. Бірлік аудандағы астықтың көбірек шекаралары дислокациялардың өзара қозғалысымен және шиеленісуімен үйлесетін дислокациялардың қозғалысына тиімді кедергі жасай алады, осылайша қорытпаның беріктігін арттырады. Түйіршіктер неғұрлым майда болса, дән шекаралары соғұрлым бұралған болады және пластикалық деформация көбірек түйірлерде дисперсті болуы мүмкін, бұл жарықшақтардың таралуын былай қойғанда, сызаттардың пайда болуына қолайлы емес. Сыну процесінде көбірек энергияны сіңіруге болады, осылайша қорытпаның пластикалық қасиетін жақсартады.
5-сурет 6063 алюминий қорытпасының құю және экструзиядан кейінгі созылу қасиеттері
Әртүрлі экструзия коэффициенттері бар деформациядан кейінгі қорытпаның созылу сыну морфологиясы 6-суретте көрсетілген. Құйылған үлгінің сыну морфологиясында шұңқырлар табылған жоқ (6а-сурет), ал сыну негізінен жалпақ аймақтар мен жыртылған жиектерден құралған. , бұл құйылған қорытпаның созылу сыну механизмі негізінен сынғыш сыну екенін көрсетеді. Экструзиядан кейінгі қорытпаның сыну морфологиясы айтарлықтай өзгерді және сыну көптеген тең осьті шұңқырлардан тұрады, бұл қорытпаның экструзиядан кейінгі сыну механизмінің сынғыш сынудан иілгіш сынуға өзгергенін көрсетеді. Экструзия қатынасы аз болғанда, ойықтар таяз және шұңқырдың өлшемі үлкен және таралуы біркелкі емес; экструзия коэффициенті ұлғайған сайын шұңқырлар саны артады, шұңқыр өлшемі кішірек және таралуы біркелкі болады (6b~f-сурет), бұл қорытпаның пластикалық қасиеті жоғары екенін білдіреді, бұл жоғарыда келтірілген механикалық қасиеттерді сынау нәтижелеріне сәйкес келеді.
3 Қорытынды
Бұл тәжірибеде 6063 алюминий қорытпасының микроқұрылымы мен қасиеттеріне әртүрлі экструзия коэффициенттерінің әсері дайындама өлшемі, құйма қыздыру температурасы және экструзия жылдамдығы өзгеріссіз қалған жағдайда талданды. Қорытындылар келесідей:
1) Ыстық экструзия кезінде 6063 алюминий қорытпасында динамикалық қайта кристалдану орын алады. Экструзия коэффициентінің жоғарылауымен дәндер үздіксіз тазартылады, ал экструзия бағыты бойынша ұзартылған түйіршіктер тең осьті қайта кристалданған дәндерге айналады және <100> сым құрылымының беріктігі үздіксіз артады.
2) Ұсақ түйіршіктерді күшейту әсерінен қорытпаның механикалық қасиеттері экструзия коэффициентінің жоғарылауымен жақсарады. Сынақ параметрлерінің диапазонында экструзия коэффициенті 156 болғанда, қорытпаның созылу күші мен ұзаруы сәйкесінше 228 МПа және 26,9% максималды мәндерге жетеді.
6-сурет 6063 алюминий қорытпасының құю және экструзиядан кейінгі созылу сыну морфологиясы
3) Құйылған үлгінің сыну морфологиясы тегіс аймақтар мен жыртылған жиектерден тұрады. Экструзиядан кейін сыну көптеген тең осьті ойықтардан тұрады, ал сыну механизмі сынғыш сынудан иілгіш сынуға айналады.
Жіберу уақыты: 30 қараша 2024 ж
