Облегчение автомобилей является общей целью мировой автомобильной промышленности. Увеличение использования материалов из алюминиевых сплавов в автомобильных компонентах является направлением развития современных транспортных средств нового типа. Алюминиевый сплав 6082 представляет собой термообрабатываемый, упрочненный алюминиевый сплав с умеренной прочностью, отличной формуемостью, свариваемостью, усталостной прочностью и коррозионной стойкостью. Этот сплав можно экструдировать в трубы, стержни и профили, и он широко используется в автомобильных компонентах, сварных конструкционных деталях, транспорте и строительной промышленности.
В настоящее время существует ограниченное количество исследований алюминиевого сплава 6082 для использования в новых энергетических транспортных средствах в Китае. Поэтому это экспериментальное исследование изучает влияние диапазона содержания элементов алюминиевого сплава 6082, параметров процесса экструзии, методов закалки и т. д. на характеристики профиля сплава и микроструктуру. Это исследование направлено на оптимизацию состава сплава и параметров процесса для производства материалов из алюминиевого сплава 6082, подходящих для новых энергетических транспортных средств.
1. Материалы и методы испытаний
Экспериментальная технологическая схема: Соотношение состава сплава – Плавка слитка – Гомогенизация слитка – Распиловка слитка на заготовки – Прессование профилей – Поточная закалка профилей – Искусственное старение – Подготовка образцов для испытаний.
1.1 Подготовка слитка
В международном диапазоне составов алюминиевого сплава 6082 были выбраны три состава с более узкими диапазонами контроля, обозначенные как 6082-/6082″, 6082-Z, с тем же содержанием элемента Si. Содержание элемента Mg, y > z; Содержание элемента Mn, x > y > z; Содержание элемента Cr, Ti, x > y = z. Конкретные целевые значения состава сплава показаны в Таблице 1. Литье слитков выполнялось с использованием метода полунепрерывного литья с водяным охлаждением, за которым следовала гомогенизационная обработка. Все три слитка были гомогенизированы с использованием установленной на заводе системы при температуре 560 °C в течение 2 часов с охлаждением водяным туманом.
1.2 Экструзия профилей
Параметры процесса экструзии были соответствующим образом скорректированы для температуры нагрева заготовки и скорости охлаждения при закалке. Поперечное сечение экструдированных профилей показано на рисунке 1. Параметры процесса экструзии показаны в таблице 2. Состояние формования экструдированных профилей показано на рисунке 2.
2.Результаты испытаний и анализ
Конкретный химический состав профилей из алюминиевого сплава 6082 в трех диапазонах состава определялся с помощью швейцарского спектрометра прямого считывания ARL, как показано в таблице 3.
2.1 Тестирование производительности
Для сравнения были исследованы характеристики профилей сплавов трех составов с различными методами закалки, идентичными параметрами экструзии и процессами старения.
2.1.1 Механические характеристики
После искусственного старения при температуре 175°С в течение 8 часов из направления экструзии профилей были отобраны стандартные образцы для испытания на растяжение с использованием электронной универсальной испытательной машины Shimadzu AG-X100. Механические характеристики после искусственного старения для различных составов и методов закалки приведены в таблице 4.
Из Таблицы 4 видно, что механические характеристики всех профилей превышают значения национального стандарта. Профили, изготовленные из заготовок сплава 6082-Z, имели меньшее удлинение после разрыва. Профили, изготовленные из заготовок сплава 6082-7, имели самые высокие механические характеристики. Профили из сплава 6082-X с различными методами твердого раствора показали более высокие характеристики при методах закалки с быстрым охлаждением.
2.1.2 Испытание на изгиб
Используя электронную универсальную испытательную машину, были проведены испытания на трехточечный изгиб образцов, и результаты изгиба показаны на рисунке 3. Рисунок 3 показывает, что изделия, изготовленные из заготовок сплава 6082-Z, имели сильную апельсиновую корку на поверхности и трещины на обратной стороне изогнутых образцов. Изделия, изготовленные из заготовок сплава 6082-X, имели лучшие характеристики изгиба, гладкие поверхности без апельсиновой корки и только небольшие трещины в местах, ограниченных геометрическими условиями на обратной стороне изогнутых образцов.
2.1.3 Проверка с большим увеличением
Образцы наблюдались под оптическим микроскопом Carl Zeiss AX10 для анализа микроструктуры. Результаты анализа микроструктуры для трех профилей сплава с диапазоном состава показаны на рисунке 4. Рисунок 4 показывает, что размер зерна изделий, полученных из прутка 6082-X и заготовок сплава 6082-K, был схожим, с немного лучшим размером зерна в сплаве 6082-X по сравнению со сплавом 6082-y. Изделия, полученные из заготовок сплава 6082-Z, имели больший размер зерна и более толстые слои коры, что легче приводило к образованию апельсиновой корки на поверхности и ослаблению внутренней связи металла.
2.2 Анализ результатов
На основании приведенных выше результатов испытаний можно сделать вывод, что проектирование диапазона состава сплава существенно влияет на микроструктуру, производительность и формуемость экструдированных профилей. Повышенное содержание элемента Mg снижает пластичность сплава и приводит к образованию трещин во время экструзии. Более высокое содержание Mn, Cr и Ti оказывает положительное влияние на измельчение микроструктуры, что в свою очередь положительно влияет на качество поверхности, производительность гибки и общую производительность.
3.Заключение
Элемент Mg существенно влияет на механические характеристики алюминиевого сплава 6082. Повышенное содержание Mg снижает пластичность сплава и приводит к образованию трещин при экструзии.
Mn, Cr и Ti оказывают положительное влияние на измельчение микроструктуры, что приводит к улучшению качества поверхности и характеристик гибки экструдированных изделий.
Различные интенсивности охлаждения при закалке оказывают заметное влияние на эксплуатационные характеристики профилей из алюминиевого сплава 6082. Для автомобильной промышленности применение процесса закалки водяным туманом с последующим охлаждением распылением воды обеспечивает лучшие механические характеристики и гарантирует точность формы и размеров профилей.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminum
Время публикации: 26-мар-2024
