6063 Aluminiumlegering behoort tot de lage legering AL-MG-SI-serie warmtebehandelbare aluminiumlegering. Het heeft uitstekende extrusievormingsprestaties, goede corrosieweerstand en uitgebreide mechanische eigenschappen. Het wordt ook op grote schaal gebruikt in de auto -industrie vanwege de gemakkelijke oxidatiekeuring. Met de versnelling van de trend van lichtgewicht auto's is de toepassing van extrusiematerialen van 6063 aluminiumlegering in de auto -industrie ook verder toegenomen.
De microstructuur en eigenschappen van geëxtrudeerde materialen worden beïnvloed door de gecombineerde effecten van extrusiesnelheid, extrusietemperatuur en extrusieverhouding. Onder hen wordt de extrusieverhouding voornamelijk bepaald door de extrusiedruk, productie -efficiëntie en productieapparatuur. Wanneer de extrusieverhouding klein is, is de vervorming van de legering klein en is de verfijning van de microstructuur niet duidelijk; Het verhogen van de extrusieverhouding kan de korrels aanzienlijk verfijnen, de grove tweede fase opsplitsen, een uniforme microstructuur verkrijgen en de mechanische eigenschappen van de legering verbeteren.
6061 en 6063 aluminiumlegeringen ondergaan dynamische herkristallisatie tijdens het extrusieproces. Wanneer de extrusietemperatuur constant is, naarmate de extrusieverhouding toeneemt, neemt de korrelgrootte af, wordt de versterkingsfase fijn verspreid en neemt de treksterkte en de verlenging van de legering dienovereenkomstig toe; Naarmate de extrusieverhouding toeneemt, neemt de extrusiekracht die nodig is voor het extrusieproces ook toe, waardoor een groter thermisch effect wordt veroorzaakt, waardoor de interne temperatuur van de legering stijgt en de prestaties van het product dalen. Dit experiment bestudeert het effect van extrusieverhouding, met name grote extrusieverhouding, op de microstructuur en mechanische eigenschappen van 6063 aluminiumlegering.
1 Experimentele materialen en methoden
Het experimentele materiaal is 6063 aluminiumlegering en de chemische samenstelling wordt weergegeven in tabel 1. De oorspronkelijke grootte van de ingot is φ55 mm x 165 mm en wordt verwerkt tot een extrusiebiljet met een grootte van φ50 mm x 150 mm na homogenisatie Behandeling op 560 ℃ gedurende 6 uur. De knuppel wordt verwarmd tot 470 ℃ en warm gehouden. De voorverwarmingstemperatuur van het extrusievat is 420 ℃ en de voorverwarmingstemperatuur van de mal is 450 ℃. Wanneer de extrusiesnelheid (extrusiestang bewegende snelheid) V = 5 mm/s ongewijzigd blijft, worden 5 groepen verschillende extrusieverhoudingstests uitgevoerd en zijn de extrusieverhoudingen R 17 (overeenkomend met de diameter van het matrijsgat d = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) en 156 (d = 4 mm).
Tabel 1 Chemische samenstellingen van 6063 AL -legering (WT/%)
Na schuurpapiermalen en mechanisch polijsten werden de metallografische monsters geëtst met HF-reagens met een volumefractie van 40% gedurende ongeveer 25 s, en de metallografische structuur van de monsters werd waargenomen op een Leica-5000 optische microscoop. Een textuuranalysemonster met een grootte van 10 mm x 10 mm werd gesneden uit het midden van het longitudinale gedeelte van de geëxtrudeerde staaf en mechanisch slijpen en etsen werden uitgevoerd om de oppervlaktespanningslaag te verwijderen. De onvolledige poolcijfers van de drie kristalvliegtuigen {111}, {200} en {220} van het monster werden gemeten door de X′PERT PRO MRD röntgendiffractieanalysator van Panalytical Company, en de textuurgegevens werden verwerkt en geanalyseerd door X′PERT Data View en X′pert Texture Software.
Het trekspecimen van de gegoten legering werd uit het midden van de ingot genomen en het trekspecimen werd na extrusie langs de extrusie -richting gesneden. Het maat van de meter was φ4 mm x 28 mm. De trekstest werd uitgevoerd met behulp van een SANS CMT5105 Universal Material Testing Machine met een treksnelheid van 2 mm/min. De gemiddelde waarde van de drie standaardmonsters werd berekend als de mechanische eigenschapsgegevens. De breukmorfologie van de trekspecimens werd waargenomen met behulp van een low-magnification scanning elektronenmicroscoop (Quanta 2000, FEI, VS).
2 resultaten en discussie
Figuur 1 toont de metallografische microstructuur van de as-cast 6063 aluminiumlegering voor en na homogenisatiebehandeling. Zoals getoond in figuur 1A variëren de α-Al-korrels in de as-gegoten microstructuur in grootte, een groot aantal reticulaire β-Al9Fe2SI2-fasen verzamelen zich aan de korrelgrenzen en er bestaan een groot aantal korrelige Mg2SI-fasen in de korrels. Nadat het ingot 6 uur was gehomogeniseerd bij 560 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ was, was de dendrieten van de legering geleidelijk opgelost, de legeringselementen opgelost in de matrix. ).
Voor homogenisatie
Na 6 uur na 600 ° C uniformering van 600 ° C
Fig.1 Metallografische structuur van 6063 aluminiumlegering voor en na homogenisatiebehandeling
Figuur 2 toont het uiterlijk van 6063 aluminiumlegeringsstaven met verschillende extrusieverhoudingen. Zoals getoond in figuur 2 is de oppervlaktekwaliteit van 6063 aluminiumlegeringsstaven geëxtrudeerd met verschillende extrusieverhoudingen goed, vooral wanneer de extrusieverhouding wordt verhoogd tot 156 ( Extrusiedefecten zoals scheuren en afpellen op het oppervlak van de balk, wat aangeeft dat 6063 aluminiumlegering ook goede hete extrusie -vorming heeft onder hoge snelheid en grote extrusie verhouding.
Fig.2 Uiterlijk van 6063 aluminiumlegeringsstaven met verschillende extrusieverhoudingen
Figuur 3 toont de metallografische microstructuur van de longitudinale sectie van de 6063 aluminiumlegeringstaaf met verschillende extrusieverhoudingen. De korrelstructuur van de balk met verschillende extrusieverhoudingen vertoont verschillende graden van verlenging of verfijning. Wanneer de extrusieverhouding 17 is, worden de oorspronkelijke korrels langwerpig langs de extrusierichting, vergezeld van de vorming van een klein aantal herkristalliseerde korrels, maar de korrels zijn nog steeds relatief grof, met een gemiddelde korrelgrootte van ongeveer 85 μm (figuur 3a) ; Wanneer de extrusieverhouding 25 is, worden de korrels slanker getrokken, neemt het aantal herkristalliseerde korrels toe en neemt de gemiddelde korrelgrootte af tot ongeveer 71 μm (figuur 3B); Wanneer de extrusieverhouding 39 is, behalve voor een klein aantal vervormde korrels, bestaat de microstructuur in principe uit gelijkwaardig herkristalliseerde korrels van ongelijke grootte, met een gemiddelde korrelgrootte van ongeveer 60 urn (figuur 3C); Wanneer de extrusieverhouding 69 is, wordt het dynamische herkristallisatieproces in principe voltooid, de grove originele korrels zijn volledig omgezet in uniform gestructureerde herkristalliseerde korrels en de gemiddelde korrelgrootte wordt verfijnd tot ongeveer 41 μm (figuur 3D); Wanneer de extrusieverhouding 156 is, met de volledige voortgang van het dynamische herkristallisatieproces, is de microstructuur uniformer en is de korrelgrootte sterk verfijnd tot ongeveer 32 μm (figuur 3E). Met de toename van de extrusieverhouding verloopt het dynamische herkristallisatieproces vollediger, wordt de legeringsmicrostructuur uniformer en is de korrelgrootte aanzienlijk verfijnd (figuur 3F).
Fig.3 Metallografische structuur en korrelgrootte van longitudinale sectie van 6063 aluminiumlegeringsstaven met verschillende extrusieverhoudingen
Figuur 4 toont de inverse poolfiguren van 6063 aluminiumlegeringsstaven met verschillende extrusieverhoudingen langs de extrusierichting. Het is te zien dat de microstructuren van legeringsstaven met verschillende extrusieverhoudingen allemaal een duidelijke preferentiële oriëntatie produceren. Wanneer de extrusieverhouding 17 is, wordt een zwakkere <115>+<100> textuur gevormd (Figuur 4A); Wanneer de extrusieverhouding 39 is, zijn de textuurcomponenten voornamelijk de sterkere <100> textuur en een kleine hoeveelheid zwakke <115> textuur (figuur 4b); Wanneer de extrusieverhouding 156 is, zijn de textuurcomponenten de <100> textuur met een aanzienlijk verhoogde sterkte, terwijl de <115> textuur verdwijnt (Figuur 4C). Studies hebben aangetoond dat gezichtsgerichte kubieke metalen voornamelijk vormen <111> en <100> draadtexturen tijdens extrusie en tekening. Zodra de textuur is gevormd, vertonen de mechanische eigenschappen van de legering van de legering duidelijke anisotropie. De textuursterkte neemt toe met de toename van de extrusieverhouding, wat aangeeft dat het aantal korrels in een bepaalde kristalrichting parallel aan de extrusie -richting in de legering geleidelijk toeneemt en de longitudinale treksterkte van de legering neemt toe. De versterkingsmechanismen van 6063 aluminiumlegering hotextrusiematerialen omvatten fijnkorrelversterking, dislocatieversterking, textuurversterking, enz. Binnen het bereik van procesparameters dat in dit experimentele onderzoek wordt gebruikt, heeft het verhogen van de extrusieverhouding een promotief effect op de bovenstaande versterkingsmechanismen.
Fig.4 Omgekeerde pooldiagram van 6063 aluminiumlegeringsstaven met verschillende extrusieverhoudingen langs de extrusierichting
Figuur 5 is een histogram van de trekeigenschappen van 6063 aluminiumlegering na vervorming bij verschillende extrusieverhoudingen. De treksterkte van de castlegering is 170 MPa en de verlenging is 10,4%. De treksterkte en verlenging van de legering na extrusie zijn aanzienlijk verbeterd, en de treksterkte en verlenging nemen geleidelijk toe met de toename van de extrusieverhouding. Wanneer de extrusieverhouding 156 is, bereiken de treksterkte en de verlenging van de legering de maximale waarde, die respectievelijk 228 MPa en 26,9% zijn, die ongeveer 34% hoger is dan de treksterkte van de gegoten legering en ongeveer 158% hoger dan de verlenging. De treksterkte van 6063 aluminiumlegering verkregen door een grote extrusieverhouding ligt dicht bij de treksterkte (240 MPa) verkregen door 4-pass gelijk kanaal Angular Extrusion (ECAP), die veel hoger is dan de treksterkte (171,1 MPa) verkregen door 1-pass ECAP-extrusie van 6063 aluminiumlegering. Het is te zien dat een grote extrusieverhouding de mechanische eigenschappen van de legering tot op zekere hoogte kan verbeteren.
De verbetering van de mechanische eigenschappen van de legering door extrusieverhouding komt voornamelijk uit versterking van de graanverfijning. Naarmate de extrusieverhouding toeneemt, worden de korrels verfijnd en neemt de dislocatiedichtheid toe. Meer korrelgrenzen per eenheidsgebied kunnen de beweging van dislocaties effectief belemmeren, gecombineerd met de wederzijdse beweging en verstrengeling van dislocaties, waardoor de sterkte van de legering wordt verbeterd. Hoe fijner de korrels, hoe meer bochtig de korrelgrenzen, en de plastische vervorming kan worden verspreid in meer korrels, die niet bevorderlijk is voor de vorming van scheuren, laat staan de verspreiding van scheuren. Meer energie kan worden geabsorbeerd tijdens het breukproces, waardoor de plasticiteit van de legering wordt verbeterd.
Fig. 5 Trekeigenschappen van 6063 aluminiumlegering na gieten en extrusie
De trekbreukmorfologie van de legering na vervorming met verschillende extrusieverhoudingen wordt getoond in figuur 6. Er werden geen kuiltjes gevonden in de breukmorfologie van het AS-gegoten monster (Figuur 6A), en de breuk bestond voornamelijk uit platte gebieden en scheurranden , wat aangeeft dat het trekbreukmechanisme van de as-gegoten legering voornamelijk brosse breuk was. De breukmorfologie van de legering na extrusie is aanzienlijk veranderd en de breuk bestaat uit een groot aantal gelijktijdige kuiltjes, wat aangeeft dat het breukmechanisme van de legering na extrusie is veranderd van brosse breuk in ductiele breuk. Wanneer de extrusieverhouding klein is, zijn de kuiltjes ondiep en is de kuilmota groot en is de verdeling ongelijk; Naarmate de extrusieverhouding toeneemt, neemt het aantal kuiltjes toe, is de kuilmota kleiner en is de verdeling uniform (figuur 6B ~ f), wat betekent dat de legering een betere plasticiteit heeft, wat consistent is met de hierboven de testresultaten van de mechanische eigenschappen.
3 Conclusie
In dit experiment werden de effecten van verschillende extrusieverhoudingen op de microstructuur en eigenschappen van 6063 aluminiumlegering geanalyseerd onder de voorwaarde dat de billetgrootte, de verwarmingstemperatuur en extrusiesnelheid ongewijzigd bleven. De conclusies zijn als volgt:
1) Dynamische herkristallisatie vindt plaats in 6063 aluminiumlegering tijdens hete extrusie. Met de toename van de extrusieverhouding worden de korrels continu verfijnd en worden de korrels langwerpig langs de extrusierichting omgezet in gelijkwaardig herkristalliseerde korrels, en de sterkte van <100> draadtextuur wordt continu verhoogd.
2) Vanwege het effect van fijne korrelversterking worden de mechanische eigenschappen van de legering verbeterd met de toename van de extrusieverhouding. Binnen het bereik van testparameters, wanneer de extrusieverhouding 156 is, bereiken de treksterkte en de verlenging van de legering de maximale waarden van respectievelijk 228 MPa en 26,9%.
Fig.6 Toestal Fractuurmorfologieën van 6063 aluminiumlegering na gieten en extrusie
3) De breukmorfologie van het AS-gegoten monster bestaat uit platte gebieden en traanranden. Na extrusie bestaat de breuk uit een groot aantal gelijktijdige kuiltjes en wordt het breukmechanisme getransformeerd van brosse breuk naar ductiele breuk.
Posttijd: nov-30-2024
