A aliaxe de aluminio 6063 pertence á ligada de aluminio tratable con series de Al-MG-Si de baixa aliaxe. Ten un excelente rendemento de moldura de extrusión, boa resistencia á corrosión e propiedades mecánicas completas. Tamén se usa amplamente na industria do automóbil debido á súa fácil cor de oxidación. Coa aceleración da tendencia de automóbiles lixeiros, a aplicación de 6063 materiais de extrusión de aliaxe de aluminio na industria do automóbil tamén aumentou aínda máis.
A microestrutura e as propiedades dos materiais extruídos están afectados polos efectos combinados da velocidade de extrusión, a temperatura de extrusión e a relación de extrusión. Entre eles, a relación de extrusión está determinada principalmente pola presión de extrusión, a eficiencia da produción e os equipos de produción. Cando a relación de extrusión é pequena, a deformación da aleación é pequena e o perfeccionamento da microestrutura non é obvio; Aumentar a relación de extrusión pode perfeccionar significativamente os grans, romper a segunda fase grosa, obter unha microestrutura uniforme e mellorar as propiedades mecánicas da aleación.
As aliaxes de aluminio 6061 e 6063 sofren unha recristalización dinámica durante o proceso de extrusión. Cando a temperatura de extrusión é constante, a medida que aumenta a relación de extrusión, o tamaño do gran diminúe, a fase de fortalecemento está moi dispersada e a resistencia á tracción e a alargamento da aleación aumentan en consecuencia; Non obstante, a medida que aumenta a relación de extrusión, a forza de extrusión necesaria para o proceso de extrusión tamén aumenta, provocando un maior efecto térmico, facendo que a temperatura interna da aleación aumente e o rendemento do produto diminúa. Este experimento estuda o efecto da relación de extrusión, especialmente a gran relación de extrusión, sobre a microestrutura e as propiedades mecánicas da aliaxe de aluminio 6063.
1 materiais e métodos experimentais
O material experimental é de 6063 aliaxe de aluminio, e a composición química móstrase na táboa 1. O tamaño orixinal do lingote é φ55 mm × 165 mm, e é procesado nunha billete de extrusión cun tamaño de φ50 mm × 150 mm despois da homoxeneización Tratamento a 560 ℃ durante 6 h. A billete quéntase a 470 ℃ e mantense quente. A temperatura de precalentamento do barril de extrusión é de 420 ℃ e a temperatura de precalentamento do molde é de 450 ℃. Cando a velocidade de extrusión (velocidade de movemento de varilla de extrusión) v = 5 mm/s permanece sen cambios, realízanse 5 grupos de diferentes probas de relación de extrusión e as relacións de extrusión son 17 (correspondentes ao diámetro do burato D = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) e 156 (d = 4 mm).
Táboa 1 Composicións químicas de 6063 Al ALLOY (WT/%)
Tras a moenda de lixa e o pulido mecánico, as mostras metalográficas foron gravadas con reactivo HF cunha fracción de volume do 40% durante aproximadamente 25 s, e a estrutura metalográfica das mostras foi observada nun microscopio óptico Leica-5000. Cortouse unha mostra de análise de textura cun tamaño de 10 mm × 10 mm do centro da sección lonxitudinal da varilla extruída, e realizouse moenda mecánica e gravado para eliminar a capa de tensión superficial. As figuras de polo incompletas dos tres planos de cristal {111}, {200} e {220} da mostra foron medidas polo analizador de difracción de raios X X′pert Pro MRD da compañía panalítica e os datos de textura foron procesados e analizados por X′pert Data View e software de textura X′pert.
O exemplar de tracción da aleación do reparto foi tomado do centro do lingote, e o exemplar de tracción cortouse ao longo da dirección de extrusión despois da extrusión. O tamaño da área do calibre foi de φ4 mm × 28 mm. A proba de tracción realizouse mediante unha máquina de proba de material universal SANS CMT5105 cunha velocidade de tracción de 2 mm/min. O valor medio dos tres exemplares estándar calculouse como datos de propiedade mecánica. A morfoloxía da fractura dos exemplares de tracción foi observada mediante un microscopio electrónico de dixitalización de baixa ampliación (Quanta 2000, FEI, EUA).
2 resultados e discusión
A figura 1 mostra a microestrutura metalográfica da aleación de aluminio AS-Cast 6063 antes e despois do tratamento con homoxeneización. Como se mostra na figura 1a, os grans α-al na microestrutura de fundición varían de tamaño, un gran número de fases β-al9fe2si2 reticulares reúnense nos límites do gran e existen un gran número de fases MG2SI granulares dentro dos grans. Despois de que o lingote se homoxeneizase a 560 ℃ durante 6 h, a fase eutéctica de non equilibrio entre as dendritas de aliaxe disolveuse gradualmente, os elementos de aliaxe disolvéronse na matriz, a microestrutura era uniforme e o tamaño medio do gran era aproximadamente 125 μm (Figura 1B ).
Antes da homoxeneización
Despois de uniformizar o tratamento a 600 ° C durante 6 horas
Fig.
A figura 2 mostra a aparición de 6063 barras de aliaxe de aluminio con diferentes relacións de extrusión. Como se mostra na figura 2, a calidade superficial de 6063 barras de aliaxe de aluminio extruídas con diferentes índices de extrusión é boa, especialmente cando a relación de extrusión aumenta a 156 (correspondente á velocidade de extrusión da barra de 48 m/min), aínda non hai Defectos de extrusión como fisuras e pelar na superficie da barra, o que indica que a aleación de aluminio 6063 tamén ten unha boa extrusión quente que forman o rendemento baixo a alta velocidade e a gran extrusión relación.
Fig.2 Aparición de 6063 barras de aliaxe de aluminio con diferentes relacións de extrusión
A figura 3 mostra a microestrutura metalográfica da sección lonxitudinal da barra de aliaxe de aluminio 6063 con diferentes relacións de extrusión. A estrutura do gran da barra con diferentes relacións de extrusión mostra diferentes graos de elongación ou perfeccionamento. Cando a relación de extrusión é de 17 anos, os grans orixinais son alargados ao longo da dirección de extrusión, acompañados da formación dun pequeno número de grans recristalizados, pero os grans aínda son relativamente grosos, cun tamaño medio de gran de aproximadamente 85 μm (figura 3a) ; Cando a relación de extrusión é de 25 anos, os grans son máis esveltos, o número de grans recristalizados aumenta e o tamaño medio do gran diminúe ata uns 71 μm (figura 3b); Cando a relación de extrusión é de 39, excepto un pequeno número de grans deformados, a microestrutura está basicamente composta por grans recristalizados equiados de tamaño desigual, cun tamaño medio de gran de aproximadamente 60 μM (figura 3C); Cando a relación de extrusión é de 69 anos, o proceso de recristalización dinámica complétase basicamente, os grans orixinais grosos transformáronse completamente en grans recristalizados estruturados uniformemente, e o tamaño medio do gran refínese a aproximadamente 41 μM (figura 3D); Cando a relación de extrusión é de 156, co progreso total do proceso de recristalización dinámica, a microestrutura é máis uniforme e o tamaño do gran é moi refinado a uns 32 μm (figura 3E). Co aumento da relación de extrusión, o proceso de recristalización dinámica continúa máis completamente, a microestrutura de aliaxe faise máis uniforme e o tamaño do gran é significativamente refinado (Figura 3F).
Fig.3 Estrutura metalográfica e tamaño do gran da sección lonxitudinal de 6063 barras de aliaxe de aluminio con diferentes relacións de extrusión
A figura 4 mostra as figuras de polo inverso de barras de aliaxe de aluminio 6063 con diferentes relacións de extrusión ao longo da dirección de extrusión. Pódese ver que as microestruturas de barras de aliaxe con diferentes relacións de extrusión producen unha orientación preferente evidente. Cando a relación de extrusión é de 17, fórmase unha textura máis débil <115>+<1 100> (Figura 4A); Cando a relación de extrusión é de 39, os compoñentes de textura son principalmente a textura máis forte <100> e unha pequena cantidade de textura débil <115> (figura 4b); Cando a relación de extrusión é de 156, os compoñentes da textura son a textura <100> cun aumento significativo da forza, mentres que a textura <115> desaparece (figura 4c). Os estudos demostraron que os metais cúbicos centrados na cara forman principalmente texturas de fío durante a extrusión e debuxo. Unha vez formada a textura, as propiedades mecánicas da temperatura ambiente da aleación mostran anisotropía evidente. A resistencia á textura aumenta co aumento da relación de extrusión, o que indica que o número de grans nunha determinada dirección de cristal paralelo á dirección de extrusión na aleación aumenta gradualmente e a resistencia á tracción lonxitudinal da aliaxe aumenta. Os mecanismos de fortalecemento de 6063 materiais de extrusión de aliaxe de aluminio inclúen fortalecemento do gran fino, fortalecemento de dislocación, fortalecemento da textura, etc. dentro do rango de parámetros de proceso empregados neste estudo experimental, o aumento da relación de extrusión ten un efecto de promoción sobre os mecanismos de fortalecemento anteriores.
Fig.4 Diagrama de polos inversos de 6063 barras de aliaxe de aluminio con diferentes relacións de extrusión ao longo da dirección de extrusión
A figura 5 é un histograma das propiedades de tracción da aleación de aluminio 6063 despois da deformación en diferentes relacións de extrusión. A resistencia á tracción da aleación do reparto é de 170 MPa e a elongación é do 10,4%. A resistencia á tracción e a elongación da aleación despois da extrusión son melloradas significativamente, e a resistencia á tracción e a alargación aumentan gradualmente co aumento da relación de extrusión. Cando a relación de extrusión é de 156, a resistencia á tracción e a elongación da aleación alcanzan o valor máximo, que son 228 MPa e o 26,9%, respectivamente, que é aproximadamente un 34% superior á resistencia á tracción da aleación do reparto e aproximadamente un 158% superior ao a elongación. A resistencia á tracción da aliaxe de aluminio 6063 obtida por unha gran relación de extrusión está próxima ao valor de resistencia á tracción (240 MPa) obtido por extrusión angular de 4 pasas de canle (ECAP), que é moi superior ao valor de resistencia á tracción (171,1 MPa) obtido por extrusión de ECAP de 1 paso de aliaxe de aluminio 6063. Pódese ver que unha gran relación de extrusión pode mellorar as propiedades mecánicas da aleación ata certo punto.
A mellora das propiedades mecánicas da aliaxe por relación de extrusión provén principalmente do fortalecemento do perfeccionamento do gran. A medida que aumenta a relación de extrusión, os grans son refinados e a densidade de luxación aumenta. Máis límites de gran por área de unidade poden dificultar eficazmente o movemento de luxacións, combinados co movemento mutuo e o enredamento de luxacións, mellorando así a forza da aleación. Canto máis finos sexan os grans, máis tortuosos os límites do gran e a deformación plástica pódense dispersar en máis grans, o que non é propicio para a formación de fisuras, e moito menos a propagación de fisuras. Pódese absorber máis enerxía durante o proceso de fractura, mellorando así a plasticidade da aleación.
Fig.5 Propiedades de tracción da aleación de aluminio 6063 despois do lanzamento e extrusión
Na figura 6 móstrase a morfoloxía de fractura de tracción da aleación despois da deformación con diferentes relacións de extrusión. , indicando que o mecanismo de fractura de tracción da aliaxe de fundición era principalmente a fractura quebradiza. A morfoloxía da fractura da aleación despois da extrusión cambiou significativamente, e a fractura está composta por un gran número de dimples equiastados, o que indica que o mecanismo de fractura da aleación despois da extrusión cambiou da fractura quebradiza á fractura dúctil. Cando a relación de extrusión é pequena, as dimples son pouco profundas e o tamaño de dimple é grande, e a distribución é desigual; A medida que aumenta a relación de extrusión, aumenta o número de dimples, o tamaño de dimple é menor e a distribución é uniforme (figura 6b ~ F), o que significa que a aleación ten unha mellor plasticidade, o que é coherente cos resultados das probas mecánicas anteriores.
3 Conclusión
Neste experimento, analizáronse os efectos de diferentes relacións de extrusión sobre a microestrutura e as propiedades da aliaxe de aluminio 6063 baixo a condición de que o tamaño da billete, a temperatura de calefacción do lingota e a velocidade de extrusión permanecesen sen cambios. As conclusións son as seguintes:
1) A recristalización dinámica prodúcese na aleación de aluminio 6063 durante a extrusión quente. Co aumento da relación de extrusión, os grans son refinados continuamente e os grans alargados ao longo da dirección de extrusión transfórmanse en grans recristalizados equiados, e a forza da textura de fíos <100> aumenta continuamente.
2) Debido ao efecto do fortalecemento do gran fino, as propiedades mecánicas da aleación melloranse co aumento da relación de extrusión. Dentro do rango de parámetros de proba, cando a relación de extrusión é de 156, a resistencia á tracción e a alargamento da aleación alcanzan os valores máximos de 228 MPa e o 26,9%, respectivamente.
Fig.
3) A morfoloxía da fractura do exemplar AS-Cast está composta por zonas planas e bordes desgarrados. Despois da extrusión, a fractura está composta por un gran número de dimples equiastados, e o mecanismo de fractura transfórmase desde a fractura quebradiza ata a fractura dúctil.
Tempo de publicación: novembro-30-2024
