Het lichter maken van auto's is een gemeenschappelijk doel van de wereldwijde auto-industrie. Het gebruik van aluminiumlegeringen in auto-onderdelen is de ontwikkelingsrichting voor moderne, nieuwe voertuigen. 6082 aluminiumlegering is een warmtebehandelbare, versterkte aluminiumlegering met een gemiddelde sterkte, uitstekende vervormbaarheid, lasbaarheid, vermoeiingsweerstand en corrosiebestendigheid. Deze legering kan worden geëxtrudeerd tot buizen, staven en profielen en wordt veel gebruikt in auto-onderdelen, gelaste constructiedelen, transport en de bouwsector.
Er is momenteel beperkt onderzoek gedaan naar aluminiumlegering 6082 voor gebruik in nieuwe energievoertuigen in China. Daarom onderzoekt deze experimentele studie de effecten van het gehalte aan aluminiumlegeringselementen, extrusieprocesparameters, afschrikmethoden, enz. op de prestaties en microstructuur van het legeringsprofiel. Deze studie is gericht op het optimaliseren van de samenstelling en procesparameters van de legering om 6082 aluminiumlegeringsmaterialen te produceren die geschikt zijn voor nieuwe energievoertuigen.
1. Testmaterialen en -methoden
Experimenteel procesverloop: Samenstellingsverhouding van de legering – Smelten van de staaf – Homogeniseren van de staaf – Zagen van de staaf tot staven – Extruderen van profielen – In-line afschrikken van profielen – Kunstmatige veroudering – Voorbereiding van proefstukken.
1.1 Voorbereiding van de ingot
Binnen het internationale bereik van 6082 aluminiumlegeringssamenstellingen werden drie samenstellingen geselecteerd met een smaller controlebereik, aangeduid als 6082-/6082″, 6082-Z, met hetzelfde gehalte aan Si-elementen. Mg-elementgehalte, y > z; Mn-elementgehalte, x > y > z; Cr, Ti-elementgehalte, x > y = z. De specifieke streefwaarden voor de legeringssamenstelling staan weergegeven in tabel 1. Het gieten van de ingots werd uitgevoerd met behulp van een semi-continue gietmethode met waterkoeling, gevolgd door een homogenisatiebehandeling. Alle drie de ingots werden gehomogeniseerd met behulp van het in de fabriek gebruikte systeem bij 560 °C gedurende 2 uur met waternevelkoeling.
1.2 Extrusie van profielen
De parameters van het extrusieproces werden aangepast aan de verwarmingstemperatuur van de billet en de afkoelsnelheid tijdens het afschrikken. De dwarsdoorsnede van de geëxtrudeerde profielen is weergegeven in figuur 1. De parameters van het extrusieproces zijn weergegeven in tabel 2. De vormstatus van de geëxtrudeerde profielen is weergegeven in figuur 2.
2. Testresultaten en analyse
De specifieke chemische samenstelling van de 6082 aluminiumlegeringsprofielen binnen de drie samenstellingsbereiken werd bepaald met behulp van een Zwitserse ARL-spectrometer met directe aflezing, zoals weergegeven in Tabel 3.
2.1 Prestatietesten
Ter vergelijking werden de prestaties van de drie samenstellingsbereiklegeringsprofielen met verschillende blusmethoden, identieke extrusieparameters en verouderingsprocessen onderzocht.
2.1.1 Mechanische prestaties
Na kunstmatige veroudering gedurende 8 uur bij 175 °C werden standaardmonsters uit de extrusierichting van de profielen genomen voor trekproeven met behulp van een Shimadzu AG-X100 elektronische universele testmachine. De mechanische prestaties na kunstmatige veroudering voor verschillende samenstellingen en afschrikmethoden worden weergegeven in tabel 4.
Uit tabel 4 blijkt dat de mechanische prestaties van alle profielen de nationale normwaarden overtreffen. Profielen geproduceerd uit 6082-Z-legeringsstaven vertoonden een lagere rek na breuk. Profielen geproduceerd uit 6082-7-legeringsstaven hadden de hoogste mechanische prestaties. 6082-X-legeringsprofielen vertoonden, met verschillende vaste-oplossingsmethoden, hogere prestaties met snelle afkoelingsmethoden.
2.1.2 Buigprestatietesten
Met behulp van een elektronische universele testmachine werden driepuntsbuigproeven uitgevoerd op de monsters. De buigresultaten worden weergegeven in figuur 3. Figuur 3 laat zien dat producten geproduceerd uit 6082-Z-legeringsblokken een ernstige sinaasappelhuid op het oppervlak en scheuren aan de achterkant van de gebogen monsters vertoonden. Producten geproduceerd uit 6082-X-legeringsblokken vertoonden betere buigprestaties, gladde oppervlakken zonder sinaasappelhuid en slechts kleine scheuren op plaatsen die beperkt werden door geometrische omstandigheden aan de achterkant van de gebogen monsters.
2.1.3 Inspectie met hoge vergroting
De monsters werden bekeken onder een Carl Zeiss AX10 optische microscoop voor microstructuuranalyse. De resultaten van de microstructuuranalyse voor de drie samenstellingsbereiken van de legeringsprofielen worden weergegeven in Figuur 4. Figuur 4 geeft aan dat de korrelgrootte van producten geproduceerd uit 6082-X-staven en 6082-K-legeringsblokken vergelijkbaar was, met een iets betere korrelgrootte in 6082-X-legering vergeleken met 6082-Y-legering. Producten geproduceerd uit 6082-Z-legeringsblokken hadden grotere korrelgroottes en dikkere cortexlagen, wat gemakkelijker leidde tot sinaasappelhuid op het oppervlak en een verzwakte interne metaalbinding.
2.2 Resultatenanalyse
Op basis van de bovenstaande testresultaten kan worden geconcludeerd dat het ontwerp van het legeringssamenstellingsbereik een aanzienlijke invloed heeft op de microstructuur, prestaties en vervormbaarheid van geëxtrudeerde profielen. Een verhoogd Mg-elementgehalte vermindert de plasticiteit van de legering en leidt tot scheurvorming tijdens extrusie. Een hoger Mn-, Cr- en Ti-gehalte heeft een positief effect op de verfijning van de microstructuur, wat op zijn beurt een positieve invloed heeft op de oppervlaktekwaliteit, buigprestaties en algehele prestaties.
3. Conclusie
Het magnesiumelement heeft een aanzienlijke invloed op de mechanische prestaties van aluminiumlegering 6082. Een verhoogd magnesiumgehalte vermindert de plasticiteit van de legering en leidt tot scheurvorming tijdens extrusie.
Mn, Cr en Ti hebben een positief effect op de verfijning van de microstructuur, wat leidt tot een betere oppervlaktekwaliteit en buigprestaties van geëxtrudeerde producten.
Verschillende intensiteiten van de afschrikkoeling hebben een merkbare impact op de prestaties van 6082 aluminiumlegeringsprofielen. Voor gebruik in de automobielindustrie zorgt een afschrikproces met waternevel gevolgd door waternevelkoeling voor betere mechanische prestaties en garandeert het de vorm- en maatnauwkeurigheid van de profielen.
Bewerkt door May Jiang van MAT Aluminum
Plaatsingstijd: 26-03-2024
