Alyaj aliminyòm 6063 la fè pati alyaj aliminyòm ki pa twò alye Al-Mg-Si ki ka trete ak chalè. Li gen ekselan pèfòmans bòdi extrusion, bon rezistans korozyon ak pwopriyete mekanik konplè. Li lajman itilize tou nan endistri otomobil la akòz fasil pou okside koulè li yo. Avèk akselerasyon tandans otomobil lejè yo, aplikasyon materyèl extrusion alyaj aliminyòm 6063 nan endistri otomobil la te ogmante tou plis.
Mikwoestrikti ak pwopriyete materyèl ekstrude yo afekte pa efè konbine vitès ekstruzyon, tanperati ekstruzyon ak rapò ekstruzyon. Pami yo, rapò ekstruzyon an detèmine sitou pa presyon ekstruzyon an, efikasite pwodiksyon an ak ekipman pwodiksyon an. Lè rapò ekstruzyon an piti, defòmasyon alyaj la piti epi rafinman mikwoestrikti a pa evidan; ogmante rapò ekstruzyon an ka rafine grenn yo anpil, kraze dezyèm faz koryas la, jwenn yon mikwoestrikti inifòm, epi amelyore pwopriyete mekanik alyaj la.
Alyaj aliminyòm 6061 ak 6063 yo sibi yon rekristalizasyon dinamik pandan pwosesis èkstruzyon an. Lè tanperati èkstruzyon an konstan, pandan rapò èkstruzyon an ogmante, gwosè grenn yo diminye, faz ranfòsman an dispèse byen, epi fòs tansyon ak elongasyon alyaj la ogmante kòmsadwa; sepandan, pandan rapò èkstruzyon an ogmante, fòs èkstruzyon ki nesesè pou pwosesis èkstruzyon an ogmante tou, sa ki lakòz yon pi gwo efè tèmik, sa ki lakòz tanperati entèn alyaj la monte, epi pèfòmans pwodwi a diminye. Eksperyans sa a etidye efè rapò èkstruzyon an, espesyalman gwo rapò èkstruzyon an, sou mikwoestrikti ak pwopriyete mekanik alyaj aliminyòm 6063 la.
1 Materyèl ak metòd eksperimantal
Materyèl eksperimantal la se yon alyaj aliminyòm 6063, epi konpozisyon chimik la montre nan Tablo 1. Gwosè orijinal lengote a se Φ55 mm × 165 mm, epi li trete nan yon billet extrusion ak yon gwosè Φ50 mm × 150 mm apre tretman omojènizasyon nan 560 ℃ pandan 6 èdtan. Billet la chofe a 470 ℃ epi li kenbe cho. Tanperati prechofaj barik extrusion an se 420 ℃, epi tanperati prechofaj mwazi an se 450 ℃. Lè vitès extrusion an (vitès mouvman baton extrusion) V = 5 mm/s rete san chanjman, 5 gwoup tès rapò extrusion diferan yo fèt, epi rapò extrusion R yo se 17 (ki koresponn ak dyamèt twou mwazi a D = 12 mm), 25 (D = 10 mm), 39 (D = 8 mm), 69 (D = 6 mm), ak 156 (D = 4 mm).
Tablo 1 Konpozisyon chimik alyaj 6063 Al (pwa/%)
Apre yo te fin moulen papye sab la epi poli l mekanikman, echantiyon metalografik yo te grave ak reyaktif HF ak yon fraksyon volim 40% pandan anviwon 25 segonn, epi yo te obsève estrikti metalografik echantiyon yo sou yon mikwoskòp optik LEICA-5000. Yo te koupe yon echantiyon analiz teksti ki gen yon gwosè 10 mm × 10 mm nan sant seksyon longitudinal baton ekstrude a, epi yo te fè moulen mekanik ak grave pou retire kouch estrès sifas la. Yo te mezire figi pol enkonplè twa plan kristal {111}, {200}, ak {220} echantiyon an ak analizè difraksyon reyon X X′Pert Pro MRD nan PANalytical Company, epi yo te trete epi analize done teksti yo ak lojisyèl X′Pert Data View ak X′Pert Texture.
Yo te pran echantiyon tansyon alyaj moule a nan sant lengot la, epi yo te koupe echantiyon tansyon an nan direksyon èkstruzyon an apre èkstruzyon an. Dimansyon sifas kalib la te Φ4 mm × 28 mm. Yo te fè tès tansyon an lè l sèvi avèk yon machin tès materyèl inivèsèl SANS CMT5105 ak yon vitès tansyon 2 mm/min. Yo te kalkile valè mwayèn twa echantiyon estanda yo kòm done pwopriyete mekanik yo. Yo te obsève mòfoloji frakti echantiyon tansyon yo lè l sèvi avèk yon mikwoskòp elektwonik optik ki gen ti agrandisman (Quanta 2000, FEI, USA).
2 Rezilta ak diskisyon
Figi 1 montre mikwoestrikti metalografik alyaj aliminyòm 6063 la anvan ak apre tretman omojènizasyon an. Jan Figi 1a montre, grenn α-Al yo nan mikwoestrikti as-cast la varye nan gwosè, yon gwo kantite faz retikilè β-Al9Fe2Si2 rasanble nan limit grenn yo, epi yon gwo kantite faz granulaire Mg2Si egziste andedan grenn yo. Apre yo te fin omojènize lengote a nan 560 ℃ pandan 6 èdtan, faz eutektik ki pa an ekilib ant dendrit alyaj yo te fonn piti piti, eleman alyaj yo te fonn nan matris la, mikwoestrikti a te inifòm, epi gwosè grenn mwayèn nan te anviwon 125 μm (Figi 1b).
Anvan omojènizasyon
Apre tretman inifòmizasyon nan 600°C pandan 6 èdtan
Fig.1 Estrikti metalografik alyaj aliminyòm 6063 anvan ak apre tretman omojènizasyon an
Figi 2 montre aparans ba alyaj aliminyòm 6063 yo ak diferan rapò èkstruzyon. Jan Figi 2 montre a, kalite sifas ba alyaj aliminyòm 6063 yo ki sòti ak diferan rapò èkstruzyon an bon, sitou lè rapò èkstruzyon an ogmante a 156 (ki koresponn ak vitès sòti èkstruzyon ba a ki se 48 m/min), toujou pa gen okenn domaj èkstruzyon tankou fant ak kale sou sifas ba a, sa ki endike ke alyaj aliminyòm 6063 la genyen tou bon pèfòmans fòmasyon èkstruzyon cho anba gwo vitès ak gwo rapò èkstruzyon.
Fig.2 Aparans baton alyaj aliminyòm 6063 ak diferan rapò èkstruzyon
Figi 3 montre mikwoestrikti metalografik seksyon longitudinal ba alyaj aliminyòm 6063 la ak diferan rapò èkstruzyon. Estrikti grenn ba a ak diferan rapò èkstruzyon montre diferan degre elongasyon oswa rafinman. Lè rapò èkstruzyon an se 17, grenn orijinal yo lonje sou direksyon èkstruzyon an, akonpaye pa fòmasyon yon ti kantite grenn rekristalize, men grenn yo toujou relativman koryas, ak yon gwosè grenn mwayèn apeprè 85 μm (Figi 3a); lè rapò èkstruzyon an se 25, grenn yo rale pi mens, kantite grenn rekristalize yo ogmante, epi gwosè grenn mwayèn nan diminye a apeprè 71 μm (Figi 3b); lè rapò èkstruzyon an se 39, eksepte pou yon ti kantite grenn defòme, mikwoestrikti a fondamantalman konpoze de grenn rekristalize ekiaks ki gen gwosè inegal, ak yon gwosè grenn mwayèn apeprè 60 μm (Figi 3c); Lè rapò èkstruzyon an se 69, pwosesis rekristalizasyon dinamik la fondamantalman fini, grenn orijinal koryas yo te konplètman transfòme an grenn rekristalize ki gen yon estrikti inifòm, epi gwosè grenn mwayèn nan rafine a apeprè 41 μm (Figi 3d); lè rapò èkstruzyon an se 156, avèk pwogrè konplè pwosesis rekristalizasyon dinamik la, mikwoestrikti a vin pi inifòm, epi gwosè grenn nan rafine anpil a apeprè 32 μm (Figi 3e). Avèk ogmantasyon rapò èkstruzyon an, pwosesis rekristalizasyon dinamik la kontinye pi byen, mikwoestrikti alyaj la vin pi inifòm, epi gwosè grenn nan rafine anpil (Figi 3f).
Fig.3 Estrikti metalografik ak gwosè grenn seksyon longitudinal baton alyaj aliminyòm 6063 ak diferan rapò èkstruzyon
Figi 4 la montre figi pol envès ba alyaj aliminyòm 6063 yo ak diferan rapò èkstruzyon sou direksyon èkstruzyon an. Nou ka wè ke mikwoestrikti ba alyaj yo ak diferan rapò èkstruzyon yo tout pwodui yon oryantasyon preferansyèl evidan. Lè rapò èkstruzyon an se 17, yon teksti <115> + <100> ki pi fèb fòme (Figi 4a); lè rapò èkstruzyon an se 39, konpozan teksti yo se sitou teksti <100> ki pi fò a ak yon ti kantite teksti <115> ki fèb (Figi 4b); lè rapò èkstruzyon an se 156, konpozan teksti yo se teksti <100> ki gen yon fòs ki ogmante anpil, alòske teksti <115> la disparèt (Figi 4c). Etid yo montre ke metal kib ki santre sou fas yo sitou fòme teksti fil <111> ak <100> pandan èkstruzyon ak trase. Yon fwa teksti a fòme, pwopriyete mekanik alyaj la nan tanperati chanm montre yon anizotropi evidan. Fòs teksti a ogmante ak ogmantasyon rapò èkstruzyon an, sa ki endike ke kantite grenn nan yon sèten direksyon kristal paralèl ak direksyon èkstruzyon an nan alyaj la ogmante piti piti, epi fòs tansyon longitudinal alyaj la ogmante. Mekanis ranfòsman materyèl èkstruzyon cho alyaj aliminyòm 6063 yo enkli ranfòsman grenn amann, ranfòsman dislokasyon, ranfòsman teksti, elatriye. Nan seri paramèt pwosesis yo itilize nan etid eksperimantal sa a, ogmantasyon rapò èkstruzyon an gen yon efè pwomosyon sou mekanis ranfòsman ki anwo yo.
Fig.4 Dyagram poto envès nan baton alyaj aliminyòm 6063 ak diferan rapò èkstruzyon sou direksyon èkstruzyon an
Figi 5 la se yon istogram pwopriyete tansyon alyaj aliminyòm 6063 apre defòmasyon nan diferan rapò èkstruzyon. Rezistans tansyon alyaj moule a se 170 MPa epi elongasyon an se 10.4%. Rezistans tansyon ak elongasyon alyaj la apre èkstruzyon amelyore anpil, epi rezistans tansyon ak elongasyon an ogmante piti piti ak ogmantasyon rapò èkstruzyon an. Lè rapò èkstruzyon an se 156, rezistans tansyon ak elongasyon alyaj la rive nan valè maksimòm yo, ki se 228 MPa ak 26.9%, respektivman, ki apeprè 34% pi wo pase rezistans tansyon alyaj moule a ak apeprè 158% pi wo pase elongasyon an. Rezistans tansyon alyaj aliminyòm 6063 ki jwenn pa yon gwo rapò èkstruzyon se pre valè rezistans tansyon (240 MPa) ki jwenn pa èkstruzyon angilè chanèl egal 4-pas (ECAP), ki pi wo pase valè rezistans tansyon (171.1 MPa) ki jwenn pa èkstruzyon ECAP 1-pas nan alyaj aliminyòm 6063. Li ka wè ke yon gwo rapò èkstruzyon ka amelyore pwopriyete mekanik alyaj la nan yon sèten mezi.
Amelyorasyon pwopriyete mekanik alyaj la grasa rapò èkstruzyon an soti sitou nan ranfòsman rafinman grenn yo. Lè rapò èkstruzyon an ogmante, grenn yo rafine epi dansite dislokasyon an ogmante. Plis limit grenn pou chak inite sifas ka efektivman anpeche mouvman dislokasyon yo, ansanm ak mouvman mityèl ak mele dislokasyon yo, kidonk amelyore fòs alyaj la. Plis grenn yo rafine, se plis limit grenn yo tortue, epi defòmasyon plastik la ka gaye nan plis grenn, sa ki pa fezab pou fòmasyon fant, alewè pou pwopagasyon fant yo. Plis enèji ka absòbe pandan pwosesis frakti a, kidonk amelyore plastisite alyaj la.
Fig.5 Pwopriyete tansyon alyaj aliminyòm 6063 apre yo fin depoze l ak èkstruzyon an
Mòfoloji frakti alyaj la apre defòmasyon ak diferan rapò èkstruzyon yo montre nan Figi 6. Pa gen okenn twou nan mòfoloji frakti echantiyon an jan li te koule a (Figi 6a), epi frakti a te konpoze sitou de zòn plat ak bor chire, ki endike ke mekanis frakti frakti alyaj la jan li te koule a te sitou frakti frajil. Mòfoloji frakti alyaj la apre èkstruzyon an te chanje anpil, epi frakti a konpoze de yon gwo kantite twou ekiaks, ki endike ke mekanis frakti alyaj la apre èkstruzyon an te chanje soti nan frakti frajil rive nan frakti duktil. Lè rapò èkstruzyon an piti, twou yo fon epi gwosè twou yo gwo, epi distribisyon an inegal; pandan rapò èkstruzyon an ogmante, kantite twou yo ogmante, gwosè twou yo pi piti epi distribisyon an inifòm (Figi 6b~f), ki vle di ke alyaj la gen pi bon plastisite, ki konsistan avèk rezilta tès pwopriyete mekanik ki anwo yo.
3 Konklizyon
Nan eksperyans sa a, yo te analize efè diferan rapò èkstruzyon sou mikwoestrikti ak pwopriyete alyaj aliminyòm 6063 la anba kondisyon ke gwosè billet la, tanperati chofaj lengote a ak vitès èkstruzyon an te rete menm jan. Konklizyon yo se jan sa a:
1) Rekristalizasyon dinamik rive nan alyaj aliminyòm 6063 pandan èkstruzyon cho. Avèk ogmantasyon rapò èkstruzyon an, grenn yo ap rafine kontinyèlman, epi grenn ki lonje sou direksyon èkstruzyon an transfòme an grenn rekristalize ekiaks, epi fòs teksti fil <100> la ap ogmante kontinyèlman.
2) Akòz efè ranfòsman grenn amann lan, pwopriyete mekanik alyaj la amelyore lè rapò èkstruzyon an ogmante. Nan seri paramèt tès yo, lè rapò èkstruzyon an se 156, rezistans a tansyon ak elongasyon alyaj la rive nan valè maksimòm 228 MPa ak 26.9% respektivman.
Fig.6 Mòfoloji frakti tansyon nan alyaj aliminyòm 6063 apre yo fin moule ak èkstruzyon
3) Mòfoloji frakti echantiyon an fèt jan li te koule a konpoze de zòn plat ak bor chire. Apre èkstruzyon an, frakti a konpoze de yon gwo kantite ti twou ekiaks, epi mekanis frakti a transfòme soti nan yon frakti frajil rive nan yon frakti duktil.
Dat piblikasyon: 30 novanm 2024
