6063 Алюминиевый сплав принадлежит к низкомупланированному алюминиевому сплаву с низким сплавкой. Он обладает превосходными характеристиками экструзионного литья, хорошей коррозионной стойкостью и комплексными механическими свойствами. Он также широко используется в автомобильной промышленности из -за его простого окисления. С ускорением тенденции легких автомобилей применение 6063 экструзионных материалов алюминиевого сплава в автомобильной промышленности также увеличилось.
На микроструктуру и свойства экструдированных материалов влияют комбинированные эффекты скорости экструзии, температуры экструзии и соотношения экструзии. Среди них коэффициент экструзии в основном определяется давлением экструзии, эффективностью производства и производственным оборудованием. Когда коэффициент экструзии невелик, деформация сплава невелика, а утонченность микроструктуры не очевидна; Увеличение соотношения экструзии может значительно уточнить зерна, разбить грубую вторую фазу, получить равномерную микроструктуру и улучшить механические свойства сплава.
6061 и 6063 алюминиевые сплавы подвергаются динамической рекристаллизации во время процесса экструзии. Когда температура экструзии постоянна, по мере увеличения коэффициента экструзии размер зерна уменьшается, фаза укрепления тонко рассеивается, а прочность на растяжение и удлинение сплава соответственно увеличиваются; Однако по мере увеличения коэффициента экструзии усиливание экструзии, необходимая для процесса экструзии, также увеличивается, вызывая больший тепловой эффект, вызывая снижение внутренней температуры сплава и снижение производительности продукта. В этом эксперименте изучается влияние соотношения экструзии, особенно большого соотношения экструзии, на микроструктуру и механические свойства 6063 алюминиевого сплава.
1 экспериментальные материалы и методы
Экспериментальный материал составляет 6063 алюминиевого сплава, а химический состав показан в таблице 1. Первоначальный размер слитка составляет φ55 мм × 165 мм и обрабатывается в экструзионную заготовку с размером φ50 мм × 150 мм после гомогенизации Лечение при 560 ℃ в течение 6 часов. Заготовка нагревается до 470 ℃ и согревается. Предварительная температура экструзионного ствола составляет 420 ℃, а температура предварительного нагрева плесени составляет 450 ℃. Когда скорость экструзии (скорость перемещения экструзионного стержня) V = 5 мм/с остается неизменной, проводятся 5 групп различных тестов на экструзию, а коэффициенты экструзии r равны 17 (соответствующие диаметру отверстия D = 12 мм), 25 (D = 10 мм), 39 (D = 8 мм), 69 (D = 6 мм) и 156 (D = 4 мм).
Таблица 1 Химические композиции 6063 Al сплав (WT/%)
После шлифования наждачной бумаги и механической полировки металлографические образцы были выгравированы реагентом HF с объемной фракцией 40% в течение примерно 25 с, а металлографическая структура образцов наблюдалась на оптическом микроскопе LEICA-5000. Образец анализа текстур с размером 10 мм × 10 мм был вырезан из центра продольного сечения экструдированного стержня, а механическое шлифование и травление были выполнены для удаления поверхностного напряжения. Неполные фигуры полюсов трех кристаллических плоскостей {111}, {200} и {220} из образца были измерены с помощью рентгеновского анализатора X'pert Pro MRD Panalytical, и данные текстуры были обработаны и проанализированы с помощью X'pert Data View и программного обеспечения для текстуры X'pert.
Растягивающий образец листового сплава был взят из центра слитка, а образец растяжения был разрезан вдоль направления экструзии после экструзии. Размер площади датчика составлял φ4 мм × 28 мм. Тест на растяжение проводили с использованием универсального тестирования материалов SANS CMT5105 с скоростью растяжения 2 мм/мин. Среднее значение трех стандартных образцов было рассчитано как данные механического свойства. Морфология переломов образцов растяжения наблюдалась с использованием сканирующего электронного микроскопа с низким содержанием магнификации (Quanta 2000, FEI, США).
2 результаты и обсуждение
На рисунке 1 показана металлографическая микроструктура алюминиевого сплава AS-CAST 6063 до и после лечения гомогенизацией. Как показано на рисунке 1А, α-AL зерна в микроструктуре AS-CAST различаются по размеру: большое количество фаз β-AL9FE2SI2 собирается на границах зерна, а в зернах существует большое количество гранулярных фаз MG2SI. После того, как слиток гомогенизировался при 560 ℃ в течение 6 часов, неравновесная эвтектическая фаза между дендритами сплава постепенно растворяется, сплавные элементы растворялись в матрицу, микроструктура была равномерной, а средний размер зерна составлял около 125 мкМ (рисунок 1b была равномерной, а средний размер зерна составлял около 125 мкМ (рисунок 1b. )
Перед гомогенизацией
После универсализации лечения при 600 ° С в течение 6 часов
Рис.1 Металлографическая структура 6063 алюминиевого сплава до и после гомогенизации лечения
На рисунке 2 показан внешний вид 6063 алюминиевых сплав с различными коэффициентами экструзии. Как показано на рисунке 2, качество поверхности 6063 алюминиевых сплавочных сплавов, экструдированных различными соотношениями экструзии Дефекты экструзии, такие как трещины и очистка на поверхности стержня, что указывает на то, что алюминиевый сплав 6063 также обладает хорошей горячей экструзией. соотношение.
Рис.2 Внешний вид 6063 стержней сплавов алюминиевых сплавов с различными коэффициентами экструзии
На рисунке 3 показана металлографическая микроструктура продольного раздела алюминиевого сплава 6063 с различными коэффициентами экструзии. Структура зерна стержня с различными коэффициентами экструзии показывает различные степени удлинения или уточнения. Когда коэффициент экструзии составляет 17, исходные зерна вытянуты вдоль направления экструзии, что сопровождается образованием небольшого числа рекристаллизованных зерен, но зерна все еще относительно грубые, со средним размером зерна около 85 мкм (рис. 3А). ; Когда коэффициент экструзии составляет 25, зерна тянутся более стройными, количество рекристаллизованных зерен увеличивается, а средний размер зерна уменьшается примерно до 71 мкм (рис. 3B); Когда коэффициент экструзии составляет 39, за исключением небольшого числа деформированных зерен, микроструктура в основном состоит из эквиасированных перекристаллизованных зерен неравномерного размера, со средним размером зерна около 60 мкм (рис. 3C); Когда соотношение экструзии составляет 69, процесс динамической перекристаллизации в основном завершен, грубые исходные зерна были полностью преобразованы в равномерно структурированные перекристаллизованные зерна, а средний размер зерна уточняется до 41 мкм (рис. 3D); Когда коэффициент экструзии составляет 156, с полным прогрессом процесса динамической рекристаллизации, микроструктура более однородна, а размер зерна значительно утончено примерно до 32 мкм (рис. 3e). При увеличении коэффициента экструзии процесс динамической рекристаллизации проходит более полно, микроструктура сплава становится более равномерной, а размер зерна значительно утончен (рис. 3F).
Рис.3 Металлографическая структура и размер зерна продольного сечения 6063 стержней алюминиевого сплава с различными коэффициентами экструзии
На рисунке 4 показаны обратные полюсные фигуры 6063 алюминиевых сплавов с различными соотношениями экструзии вдоль направления экструзии. Можно видеть, что микроструктуры сплав с различными коэффициентами экструзии создают очевидную преимущественную ориентацию. Когда коэффициент экструзии составляет 17, образуется более слабая <115>+<100> текстура (рис. 4А); Когда коэффициент экструзии составляет 39, компоненты текстуры являются в основном более сильной <00> текстурой и небольшой количеством слабой <115> текстуры (рис. 4B); Когда коэффициент экструзии составляет 156, компоненты текстуры представляют собой текстуру <100> со значительно повышенной силой, в то время как текстура <115> исчезает (рис. 4C). Исследования показали, что кубические металлы, ориентированные на лицо, в основном образуются <111> и <100> текстуры проводов во время экструзии и рисунка. После того, как текстура образована, механические свойства сплава с сплавами показывают очевидную анизотропию. Сила текстуры увеличивается с увеличением коэффициента экструзии, что указывает на то, что количество зерен в определенном направлении кристаллического направления, параллельного направлению экструзии в сплаве, постепенно увеличивается, а продольная прочность на растяжение сплава увеличивается. Механизмы укрепления 6063 горячих экструзионных материалов с алюминиевым сплавом включают в себя тонкое укрепление зерна, усиление дислокации, укрепление текстуры и т. Д. В диапазоне параметров процесса, используемых в этом экспериментальном исследовании, увеличение коэффициента экструзии оказывает способность способствовать воздействию на вышеупомянутые механизмы укрепления.
Рис.4 Диаграмма обратного полюса 6063 стержней сплавов алюминиевого сплава с различными соотношениями экструзии вдоль направления экструзии
Рисунок 5 представляет собой гистограмму растягивающих свойств алюминиевого сплава 6063 после деформации при различных соотношениях экструзии. Прочность на растяжение листового сплава составляет 170 МПа, а удлинение составляет 10,4%. Прочность на растяжение и удлинение сплава после экструзии значительно улучшаются, а прочность на растяжение и удлинение постепенно увеличиваются с увеличением коэффициента экструзии. Когда коэффициент экструзии составляет 156, прочность на растяжение и удлинение сплава достигают максимального значения, что составляет 228 МПа и 26,9% соответственно, что примерно на 34% выше прочности растягивания листового сплава и примерно на 158% выше, чем удлинение. Прочность на растяжение алюминиевого сплава 6063, полученная с помощью большого соотношения экструзии, близка к значению прочности растяжения (240 МПа), полученным с помощью угловой экструзии с равенством 4-перца равного канала (ECAP), что намного выше значения прочности растяжения (171,1 МПа) Получен с помощью 1-пропаса ECAP экструзии алюминиевого сплава 6063. Можно видеть, что большой коэффициент экструзии может в определенной степени улучшить механические свойства сплава.
Усиление механических свойств сплава с помощью соотношения экструзии в основном происходит от укрепления уточнения зерна. По мере увеличения коэффициента экструзии зерна уточняются, а плотность дислокации увеличивается. Больше границ зерен на единицу площади могут эффективно препятствовать движению дислокаций в сочетании с взаимным движением и запутанностью дислокаций, тем самым улучшая прочность сплава. Чем лучше зерна, тем более извилистыми границами зерна и пластической деформации могут быть рассеяны в большем количестве зерен, что не способствует образованию трещин, не говоря уже о распространении трещин. Больше энергии может быть поглощено во время процесса перелома, тем самым улучшая пластичность сплава.
Рис.5 Растягивающие свойства 6063 алюминиевого сплава после литья и экструзии
Морфология перелома растягивания сплава после деформации с различными коэффициентами экструзии показана на рисунке 6. Никаких ямоч , указывая, что механизм перелома растяжения сплава As-Cast был в основном хрупким переломом. Морфология перелома сплава после экструзии значительно изменилась, и перелом состоит из большого количества эквиационных ямочков, что указывает на то, что механизм перелома сплава после экструзии изменился от хрупкого перелома до пластичного перелома. Когда коэффициент экструзии невелик, ямочки неглубокие, а размер ямочки велик, а распределение неровное; Когда коэффициент экструзии увеличивается, количество ямочков увеличивается, размер ямочки меньше, а распределение равномерное (рис. 6b ~ f), что означает, что сплав обладает лучшей пластичностью, что согласуется с результатами теста на механических свойств выше.
3 Заключение
В этом эксперименте влияние различных коэффициентов экструзии на микроструктуру и свойства 6063 алюминиевого сплава анализировали при условии, что размер заготовки, температура нагрева на слитке и скорость экструзии оставались неизменными. Выводы следующие:
1) Динамическая рекристаллизация происходит в алюминиевом сплаве 6063 во время горячей экструзии. При увеличении коэффициента экструзии зерна непрерывно уточняются, а зерна удлиненные вдоль направления экструзии преобразуются в эквединированные перекристаллизованные зерна, а прочность текстуры провода непрерывно увеличивается.
2) Из -за влияния тонкого укрепления зерна механические свойства сплава улучшаются с увеличением коэффициента экструзии. В пределах диапазона параметров тестирования, когда коэффициент экструзии составляет 156, прочность на растяжение и удлинение сплава достигают максимальных значений 228 МПа и 26,9%соответственно.
Рис.6 Морфология перелома растяжения 6063 алюминиевого сплава после литья и экструзии
3) Морфология перелома образца AS-CAST состоит из плоских областей и краев разрыва. После экструзии перелом состоит из большого количества эквиационных ямочков, а механизм перелома трансформируется из хрупкого перелома в пластильный перелом.
Время сообщения: 30-2024 ноября
