6063 Paduan Aluminium milik Paduan Aluminium Al-MG-Si-Al-SI yang beralasan rendah. Ini memiliki kinerja pencetakan ekstrusi yang sangat baik, ketahanan korosi yang baik dan sifat mekanik yang komprehensif. Ini juga banyak digunakan dalam industri otomotif karena pewarnaan oksidasi yang mudah. Dengan akselerasi tren mobil ringan, aplikasi 6063 bahan ekstrusi paduan aluminium dalam industri otomotif juga meningkat lebih jauh.
Struktur mikro dan sifat -sifat bahan yang diekstrusi dipengaruhi oleh efek gabungan dari kecepatan ekstrusi, suhu ekstrusi dan rasio ekstrusi. Di antara mereka, rasio ekstrusi terutama ditentukan oleh tekanan ekstrusi, efisiensi produksi dan peralatan produksi. Ketika rasio ekstrusi kecil, deformasi paduan kecil dan penyempurnaan struktur mikro tidak jelas; Meningkatkan rasio ekstrusi dapat secara signifikan memperbaiki biji -bijian, memecah fase kedua kasar, mendapatkan mikrostruktur yang seragam, dan meningkatkan sifat mekanik paduan.
6061 dan 6063 paduan aluminium menjalani rekristalisasi dinamis selama proses ekstrusi. Ketika suhu ekstrusi konstan, ketika rasio ekstrusi meningkat, ukuran butir berkurang, fase penguatan tersebar halus, dan kekuatan tarik dan perpanjangan peningkatan paduan yang sesuai dengan itu; Namun, ketika rasio ekstrusi meningkat, gaya ekstrusi yang diperlukan untuk proses ekstrusi juga meningkat, menyebabkan efek termal yang lebih besar, menyebabkan suhu internal paduan meningkat, dan kinerja produk menurun. Eksperimen ini mempelajari pengaruh rasio ekstrusi, terutama rasio ekstrusi besar, pada struktur mikro dan sifat mekanik dari 6063 aluminium alloy.
1 Bahan dan Metode Eksperimental
Bahan eksperimental adalah 6063 paduan aluminium, dan komposisi kimianya ditunjukkan pada Tabel 1. Ukuran asli ingot adalah φ55 mm × 165 mm, dan diproses menjadi billet ekstrusi dengan ukuran φ50 mm × 150 mm setelah homogenisasi Pengobatan pada 560 ℃ selama 6 jam. Billet dipanaskan hingga 470 ℃ dan tetap hangat. Suhu pemanasan awal dari laras ekstrusi adalah 420 ℃, dan suhu pemanasan cetakan adalah 450 ℃. Ketika kecepatan ekstrusi (kecepatan pemindahan batang ekstrusi) V = 5 mm/s tetap tidak berubah, 5 kelompok dari berbagai tes rasio ekstrusi dilakukan, dan rasio ekstrusi R adalah 17 (sesuai dengan diameter lubang die = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm), dan 156 (d = 4 mm).
Tabel 1 Komposisi Kimia dari 6063 AL Alloy (WT/%)
Setelah penggilingan amplas dan pemolesan mekanis, sampel metalografi diukir dengan reagen HF dengan fraksi volume 40% selama sekitar 25 detik, dan struktur metalografi sampel diamati pada mikroskop optik Leica-5000. Sampel analisis tekstur dengan ukuran 10 mm × 10 mm dipotong dari pusat bagian longitudinal batang yang diekstrusi, dan penggilingan dan etsa mekanis dilakukan untuk menghilangkan lapisan tegangan permukaan. Angka-angka kutub tidak lengkap dari tiga bidang kristal {111}, {200}, dan {220} dari sampel diukur dengan penganalisa difraksi x-ray X′PERT Pro MRD dari perusahaan pancialtical, dan data tekstur diproses dan dianalisis oleh X′PERT Data View dan X′PERT Tekstur Perangkat Lunak.
Spesimen tarik paduan cor diambil dari pusat ingot, dan spesimen tarik dipotong di sepanjang arah ekstrusi setelah ekstrusi. Ukuran area pengukur adalah φ4 mm × 28 mm. Uji tarik dilakukan dengan menggunakan mesin pengujian bahan universal SANS CMT5105 dengan laju tarik 2 mm/menit. Nilai rata -rata dari tiga spesimen standar dihitung sebagai data properti mekanik. Morfologi fraktur spesimen tarik diamati menggunakan mikroskop elektron pemindaian pemindaian rendah (Quanta 2000, Fei, USA).
2 Hasil dan Diskusi
Gambar 1 menunjukkan struktur mikro metalografi dari paduan aluminium 6063 as-cast sebelum dan sesudah pengobatan homogenisasi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1A, butir α-Al dalam mikrostruktur as-cast bervariasi dalam ukuran, sejumlah besar fase reticular β-AL9FE2SI2 berkumpul di batas butir, dan sejumlah besar fase MG2SI granular ada di dalam butiran. Setelah ingot dihomogenisasi pada 560 ℃ selama 6 jam, fase eutektik non-kesetimbangan antara dendrit paduan secara bertahap larut, unsur-unsur paduan dilarutkan ke dalam matriks, struktur mikro seragam, dan ukuran butir rata-rata sekitar 125 μm (Gambar 1B ).
Sebelum homogenisasi
Setelah seragam perawatan pada 600 ° C selama 6 jam
Gbr.1 Struktur Metalografi Paduan Aluminium 6063 sebelum dan sesudah pengobatan homogenisasi
Gambar 2 menunjukkan penampilan batang paduan aluminium 6063 dengan rasio ekstrusi yang berbeda. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, kualitas permukaan batang paduan aluminium 6063 diekstrusi dengan rasio ekstrusi yang berbeda baik, terutama ketika rasio ekstrusi meningkat menjadi 156 (sesuai dengan kecepatan outlet ekstrusi batang 48 m/menit), masih ada tidak Cacat ekstrusi seperti retakan dan mengelupas pada permukaan batang, menunjukkan bahwa 6063 aluminium alloy juga memiliki kinerja pembentukan ekstrusi panas yang baik di bawah kecepatan tinggi dan ekstrusi besar rasio.
Gbr.2 Penampilan 6063 batang paduan aluminium dengan rasio ekstrusi yang berbeda
Gambar 3 menunjukkan struktur mikro metalografi dari bagian longitudinal dari batang paduan aluminium 6063 dengan rasio ekstrusi yang berbeda. Struktur butir batang dengan rasio ekstrusi yang berbeda menunjukkan tingkat perpanjangan atau penyempurnaan yang berbeda. Ketika rasio ekstrusi adalah 17, butiran asli memanjang di sepanjang arah ekstrusi, disertai dengan pembentukan sejumlah kecil butiran rekristalisasi, tetapi butirannya masih relatif kasar, dengan ukuran butir rata -rata sekitar 85 μm (Gambar 3A) ; Ketika rasio ekstrusi adalah 25, butiran ditarik lebih ramping, jumlah butiran rekristalisasi meningkat, dan ukuran butir rata -rata berkurang menjadi sekitar 71 μm (Gambar 3B); Ketika rasio ekstrusi adalah 39, kecuali untuk sejumlah kecil butiran cacat, struktur mikro pada dasarnya terdiri dari butiran rekristalisasi yang direkristalisasi dengan ukuran yang tidak merata, dengan ukuran butiran rata -rata sekitar 60 μm (Gambar 3C); Ketika rasio ekstrusi adalah 69, proses rekristalisasi dinamis pada dasarnya selesai, butiran asli kasar telah sepenuhnya diubah menjadi butiran rekristalisasi yang terstruktur secara seragam, dan ukuran butir rata -rata disempurnakan menjadi sekitar 41 μm (Gambar 3D); Ketika rasio ekstrusi adalah 156, dengan kemajuan penuh dari proses rekristalisasi dinamis, struktur mikro lebih seragam, dan ukuran butirnya sangat disempurnakan menjadi sekitar 32 μm (Gambar 3E). Dengan peningkatan rasio ekstrusi, proses rekristalisasi dinamis berlangsung lebih lengkap, mikrostruktur paduan menjadi lebih seragam, dan ukuran butir secara signifikan disempurnakan (Gambar 3F).
Gbr.3 Struktur metalografi dan ukuran butir bagian longitudinal 6063 batang paduan aluminium dengan rasio ekstrusi yang berbeda
Gambar 4 menunjukkan angka kutub terbalik dari 6063 batang paduan aluminium dengan rasio ekstrusi yang berbeda di sepanjang arah ekstrusi. Dapat dilihat bahwa struktur mikro batang paduan dengan rasio ekstrusi yang berbeda semuanya menghasilkan orientasi preferensial yang jelas. Ketika rasio ekstrusi adalah 17, tekstur yang lebih lemah <115>+<100> terbentuk (Gambar 4A); Ketika rasio ekstrusi adalah 39, komponen tekstur terutama adalah tekstur <100> yang lebih kuat dan sejumlah kecil tekstur lemah <115> (Gambar 4B); Ketika rasio ekstrusi adalah 156, komponen tekstur adalah tekstur <100> dengan kekuatan yang meningkat secara signifikan, sedangkan tekstur <115> menghilang (Gambar 4C). Studi telah menunjukkan bahwa logam kubik yang berpusat pada wajah terutama membentuk <111> dan <100> tekstur kawat selama ekstrusi dan gambar. Setelah tekstur terbentuk, sifat mekanik suhu kamar dari paduan menunjukkan anisotropi yang jelas. Kekuatan tekstur meningkat dengan meningkatnya rasio ekstrusi, menunjukkan bahwa jumlah butir dalam arah kristal tertentu sejajar dengan arah ekstrusi dalam paduan secara bertahap meningkat, dan kekuatan tarik longitudinal dari paduan meningkat. Mekanisme penguatan bahan ekstrusi panas paduan aluminium 6063 termasuk penguatan butir halus, penguatan dislokasi, penguatan tekstur, dll. Dalam kisaran parameter proses yang digunakan dalam studi eksperimental ini, meningkatkan rasio ekstrusi memiliki efek promosi pada mekanisme penguatan di atas.
Gbr.4 Diagram kutub terbalik dari 6063 batang paduan aluminium dengan rasio ekstrusi yang berbeda di sepanjang arah ekstrusi
Gambar 5 adalah histogram dari sifat tarik paduan 6063 aluminium setelah deformasi pada rasio ekstrusi yang berbeda. Kekuatan tarik paduan cor adalah 170 MPa dan perpanjangannya 10,4%. Kekuatan tarik dan perpanjangan paduan setelah ekstrusi meningkat secara signifikan, dan kekuatan tarik dan perpanjangan secara bertahap meningkat dengan meningkatnya rasio ekstrusi. Ketika rasio ekstrusi adalah 156, kekuatan tarik dan perpanjangan paduan mencapai nilai maksimum, yang masing -masing 228 MPa dan 26,9%, yang masing -masing sekitar 34% lebih tinggi dari kekuatan tarik paduan cor dan sekitar 158% lebih tinggi dari perpanjangan. Kekuatan tarik paduan aluminium 6063 yang diperoleh dengan rasio ekstrusi besar dekat dengan nilai kekuatan tarik (240 MPa) yang diperoleh dengan ekstrusi sudut 4-pass yang sama (ECAP), yang jauh lebih tinggi dari nilai kekuatan tarik (171,1 MPa) diperoleh dengan ekstrusi ECAP 1-pass dari 6063 aluminium alloy. Dapat dilihat bahwa rasio ekstrusi besar dapat meningkatkan sifat mekanik paduan sampai batas tertentu.
Peningkatan sifat mekanik dari paduan dengan rasio ekstrusi terutama berasal dari penguatan penyempurnaan biji -bijian. Ketika rasio ekstrusi meningkat, butiran disempurnakan dan kepadatan dislokasi meningkat. Lebih banyak batas butir per satuan area dapat secara efektif menghambat pergerakan dislokasi, dikombinasikan dengan gerakan timbal balik dan keterikatan dislokasi, sehingga meningkatkan kekuatan paduan. Semakin halus biji -bijian, semakin banyak batas butir, dan deformasi plastik dapat disebarkan dalam lebih banyak biji -bijian, yang tidak kondusif untuk pembentukan retakan, apalagi penyebaran retakan. Lebih banyak energi dapat diserap selama proses fraktur, sehingga meningkatkan plastisitas paduan.
Gbr.5 Sifat tarik dari 6063 aluminium alloy setelah casting dan ekstrusi
Morfologi fraktur tarik dari paduan setelah deformasi dengan rasio ekstrusi yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 6. Tidak ada lesung pipit yang ditemukan dalam morfologi fraktur sampel as-cast (Gambar 6A), dan frakturnya terutama terdiri dari daerah datar dan tepi sobekan (Gambar 6A), dan frakturnya terutama terdiri dari daerah datar dan tepi sobekan yang merobek , menunjukkan bahwa mekanisme fraktur tarik dari paduan as-cast terutama fraktur rapuh. Morfologi fraktur paduan setelah ekstrusi telah berubah secara signifikan, dan fraktur terdiri dari sejumlah besar lesung pipit yang diseimbangkan, menunjukkan bahwa mekanisme fraktur paduan setelah ekstrusi telah berubah dari fraktur rapuh menjadi fraktur ulaman. Ketika rasio ekstrusi kecil, lesung pipit dangkal dan ukuran lesung pipi besar, dan distribusinya tidak merata; Ketika rasio ekstrusi meningkat, jumlah lesung pipit meningkat, ukuran lesung pipit lebih kecil dan distribusinya seragam (Gambar 6B ~ F), yang berarti bahwa paduan memiliki plastisitas yang lebih baik, yang konsisten dengan hasil uji sifat mekanik di atas.
3 Kesimpulan
Dalam percobaan ini, efek dari berbagai rasio ekstrusi pada struktur mikro dan sifat 6063 paduan aluminium dianalisis dengan kondisi bahwa ukuran billet, suhu pemanasan ingot dan kecepatan ekstrusi tetap tidak berubah. Kesimpulannya adalah sebagai berikut:
1) Rekristalisasi dinamis terjadi pada paduan aluminium 6063 selama ekstrusi panas. Dengan meningkatnya rasio ekstrusi, butir -butir terus -menerus disempurnakan, dan butiran memanjang di sepanjang arah ekstrusi ditransformasikan menjadi butiran rekristalisasi yang diseimbangkan, dan kekuatan tekstur kawat <100> terus meningkat.
2) Karena efek penguatan butir halus, sifat mekanik paduan ditingkatkan dengan peningkatan rasio ekstrusi. Dalam kisaran parameter uji, ketika rasio ekstrusi adalah 156, kekuatan tarik dan perpanjangan paduan mencapai nilai maksimum masing -masing 228 MPa dan 26,9%.
Gbr.6 Morfologi fraktur tarik dari 6063 paduan aluminium setelah casting dan ekstrusi
3) Morfologi fraktur spesimen as-cast terdiri dari area datar dan tepi air mata. Setelah ekstrusi, fraktur terdiri dari sejumlah besar lesung pipit yang disekuiax, dan mekanisme fraktur ditransformasikan dari fraktur rapuh menjadi fraktur ulet.
Waktu posting: Nov-30-2024
