Облегчение автомобилей является общей целью мировой автомобильной промышленности. Увеличение использования материалов из алюминиевых сплавов в автомобильных компонентах является направлением развития современных автомобилей 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, он широко используется в автомобильных компонентах, сварных деталях конструкций, на транспорте и в строительной отрасли.
В настоящее время в Китае проводятся ограниченные исследования алюминиевого сплава 6082 для использования в транспортных средствах на новых источниках энергии. Таким образом, в этом экспериментальном исследовании исследуется влияние диапазона содержания элементов в алюминиевом сплаве 6082, параметров процесса экструзии, методов закалки и т. д. на характеристики и микроструктуру профиля сплава. Целью данного исследования является оптимизация состава сплава и параметров процесса для производства материалов из алюминиевого сплава 6082, подходящих для транспортных средств на новых источниках энергии.
1. Испытательные материалы и методы.
Схема экспериментального процесса: Соотношение составов сплавов – Плавка слитков – Гомогенизация слитков – Распиловка слитков на заготовки – Экструзия профилей – Поточная закалка профилей – Искусственное старение – Подготовка образцов для испытаний.
1.1 Подготовка слитка
В международном диапазоне составов алюминиевых сплавов 6082 были выбраны три состава с более узкими диапазонами регулирования, обозначенные как 6082-/6082″, 6082-Z, с одинаковым содержанием элемента Si. Содержание элемента Mg, y > z; Содержимое элемента Mn, x > y > z; Cr, содержание элемента Ti, x > y = z. Целевые значения состава конкретного сплава приведены в таблице 1. Отливку слитков осуществляли методом полунепрерывного литья с водяным охлаждением с последующей гомогенизационной обработкой. Все три слитка были гомогенизированы с использованием установленной на заводе системы при температуре 560°С в течение 2 часов с охлаждением водяным туманом.
1.2 Экструзия профилей
Параметры процесса экструзии были подобраны соответствующим образом по температуре нагрева заготовки и скорости закалочного охлаждения. Поперечное сечение экструдированных профилей показано на рисунке 1. Параметры процесса экструзии показаны в таблице 2. Статус формования экструдированных профилей показан на рисунке 2.
2.Результаты испытаний и анализ
Конкретный химический состав профилей из алюминиевого сплава 6082 в трех диапазонах состава был определен с использованием швейцарского спектрометра прямого считывания ARL, как показано в таблице 3.
2.1 Тестирование производительности
Для сравнения были исследованы характеристики профилей сплавов трех диапазонов составов с различными методами закалки, одинаковыми параметрами экструзии и процессами старения.
2.1.1 Механические характеристики
После искусственного старения при 175°С в течение 8 часов от направления экструзии профилей отбирали стандартные образцы для испытаний на растяжение с помощью электронной универсальной испытательной машины Shimadzu AG-X100. Механические характеристики после искусственного старения для различных составов и способов закалки приведены в таблице 4.
Из таблицы 4 видно, что механические характеристики всех профилей превышают значения национальных стандартов. Профили, изготовленные из заготовок сплава 6082-Z, имели меньшее удлинение после разрушения. Профили, изготовленные из заготовок сплава 6082-7, имели самые высокие механические характеристики. Профили из сплава 6082-X, полученные с использованием различных методов твердого раствора, показали более высокие характеристики при использовании методов закалки с быстрым охлаждением.
2.1.2 Испытание характеристик на изгиб
С помощью электронной универсальной испытательной машины были проведены испытания образцов на трехточечный изгиб, результаты изгиба представлены на рисунке 3. На рисунке 3 видно, что изделия, изготовленные из заготовок сплава 6082-Z, имели сильную апельсиновую корку на поверхности и трещины на поверхности. задняя часть согнутых образцов. Изделия, изготовленные из заготовок сплава 6082-Х, имели лучшие характеристики при изгибе, гладкую поверхность без «апельсиновой корки» и лишь небольшие трещины в местах, ограниченных геометрическими условиями, на обратной стороне изогнутых образцов.
2.1.3 Проверка при большом увеличении
Образцы наблюдали под оптическим микроскопом Carl Zeiss AX10 для анализа микроструктуры. Результаты анализа микроструктуры для профилей сплавов трех диапазонов составов показаны на рисунке 4. Рисунок 4 показывает, что размер зерен изделий, изготовленных из стержня 6082-X и заготовок из сплава 6082-K, был одинаковым, с немного лучшим размером зерна в 6082-X. сплав по сравнению со сплавом 6082-й. Изделия, изготовленные из заготовок сплава 6082-Z, имели больший размер зерен и более толстые кортикальные слои, что легче приводило к образованию апельсиновой корки на поверхности и ослаблению внутренних металлических связей.
2.2 Анализ результатов
На основании приведенных выше результатов испытаний можно сделать вывод, что выбор диапазона составов сплавов существенно влияет на микроструктуру, характеристики и формуемость экструдированных профилей. Повышенное содержание элемента Mg снижает пластичность сплава и приводит к образованию трещин при экструзии. Более высокое содержание Mn, Cr и Ti положительно влияет на измельчение микроструктуры, что, в свою очередь, положительно влияет на качество поверхности, характеристики изгиба и общие характеристики.
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 положительно влияют на измельчение микроструктуры, приводя к улучшению качества поверхности и характеристик изгиба экструдированных изделий.
Различная интенсивность закалочного охлаждения оказывает заметное влияние на характеристики профилей из алюминиевого сплава 6082. При использовании в автомобилях применение процесса закалки водяным туманом с последующим охлаждением водяным распылением обеспечивает лучшие механические характеристики и гарантирует точность формы и размеров профилей.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminium
Время публикации: 26 марта 2024 г.
