6063 aluminia alojo apartenas al la malalt-alojita Al-Mg-Si serio varmotraktebla aluminia alojo. Ĝi havas bonegan eltrudan muldan rendimenton, bonan korodreziston kaj ampleksajn mekanikajn ecojn. Ĝi ankaŭ estas vaste uzata en la aŭtomobila industrio pro sia facila oksidiĝa kolorigo. Kun la akcelo de la tendenco de malpezaj aŭtoj, la apliko de 6063 aluminialojaj eltrudaj materialoj en la aŭtomobila industrio ankaŭ plu pliiĝis.
La mikrostrukturo kaj ecoj de eltruditaj materialoj estas influitaj de la kombinitaj efikoj de eltruda rapido, eltruda temperaturo kaj eltruda proporcio. Inter ili, la eltruda proporcio estas ĉefe determinita de la eltruda premo, produktada efikeco kaj produktada ekipaĵo. Kiam la eltruda proporcio estas malgranda, la aloja deformado estas malgranda kaj la mikrostruktura rafinado ne estas evidenta; pliigi la eltrudan proporcion povas signife rafini la grajnojn, rompi la krudan duan fazon, akiri unuforman mikrostrukturon kaj plibonigi la mekanikajn ecojn de la alojo.
Aluminiaj alojoj 6061 kaj 6063 spertas dinamikan rekristaliĝon dum la eltruda procezo. Kiam la eltruda temperaturo estas konstanta, kiam la eltruda proporcio pliiĝas, la grenograndeco malpliiĝas, la plifortiga fazo estas fajne disigita, kaj la streĉrezisto kaj plilongigo de la alojo pliiĝas laŭe; tamen, kiam la eltruda proporcio pliiĝas, la eltruda forto bezonata por la eltruda procezo ankaŭ pliiĝas, kaŭzante pli grandan termikan efikon, kaŭzante altiĝon de la interna temperaturo de la alojo kaj malpliiĝon de la rendimento de la produkto. Ĉi tiu eksperimento studas la efikon de la eltruda proporcio, precipe granda eltruda proporcio, sur la mikrostrukturon kaj mekanikajn ecojn de la aluminia alojo 6063.
1 Eksperimentaj materialoj kaj metodoj
La eksperimenta materialo estas aluminia alojo 6063, kaj la kemia konsisto estas montrita en Tabelo 1. La originala grandeco de la orbriko estas Φ55 mm×165 mm, kaj ĝi estas prilaborita en eltrudan blokilon kun grandeco de Φ50 mm×150 mm post homogeniga traktado je 560 ℃ dum 6 horoj. La blokilo estas varmigita ĝis 470 ℃ kaj tenata varma. La antaŭvarmiga temperaturo de la eltruda barelo estas 420 ℃, kaj la antaŭvarmiga temperaturo de la muldilo estas 450 ℃. Kiam la eltruda rapido (mova rapido de la eltruda stango) V=5 mm/s restas senŝanĝa, 5 grupoj de malsamaj eltrudaj proporcioj estas efektivigitaj, kaj la eltrudaj proporcioj R estas 17 (korespondanta al la diametro de la truo de la stampo D=12 mm), 25 (D=10 mm), 39 (D=8 mm), 69 (D=6 mm), kaj 156 (D=4 mm).
Tabelo 1 Kemiaj konsistoj de 6063 Al-alojo (pezo/%)
Post ŝmirgpapera muelado kaj mekanika polurado, la metalografiaj specimenoj estis gratitaj per HF-reakciilo kun volumena frakcio de 40% dum ĉirkaŭ 25 sekundoj, kaj la metalografia strukturo de la specimenoj estis observita per optika mikroskopo LEICA-5000. Tekstura analiza specimeno kun grandeco de 10 mm × 10 mm estis tranĉita el la centro de la longituda sekco de la elstarita stango, kaj mekanika muelado kaj gratado estis faritaj por forigi la surfacan streĉtavolon. La nekompletaj polusaj figuroj de la tri kristalaj ebenoj {111}, {200}, kaj {220} de la specimeno estis mezuritaj per la X′Pert Pro MRD rentgen-difrakta analizilo de PANalytical Company, kaj la teksturaj datumoj estis prilaboritaj kaj analizitaj per la programaro X′Pert Data View kaj X′Pert Texture.
La streĉa specimeno de la fandita alojo estis prenita el la centro de la orbriko, kaj la streĉa specimeno estis tranĉita laŭ la eltruda direkto post la eltrudado. La mezurila areo estis Φ4 mm×28 mm. La streĉa testo estis efektivigita uzante universalan materialtestmaŝinon SANS CMT5105 kun streĉa rapideco de 2 mm/min. La averaĝa valoro de la tri normaj specimenoj estis kalkulita kiel la mekanikaj proprecaj datumoj. La fraktura morfologio de la streĉaj specimenoj estis observita uzante malalt-pligrandigan skanan elektronan mikroskopon (Quanta 2000, FEI, Usono).
2 Rezultoj kaj diskuto
Figuro 1 montras la metalografian mikrostrukturon de la ĵus fandita aluminia alojo 6063 antaŭ kaj post homogeniga traktado. Kiel montrite en Figuro 1a, la α-Al-grajnoj en la ĵus fandita mikrostrukturo varias laŭ grandeco, granda nombro da retikulaj β-Al9Fe2Si2-fazoj kolektiĝas ĉe la grenlimoj, kaj granda nombro da grajnecaj Mg2Si-fazoj ekzistas interne de la grajnoj. Post kiam la orbriko estis homogenigita je 560 ℃ dum 6 horoj, la ne-ekvilibra eŭtekta fazo inter la alojdendritoj iom post iom dissolviĝis, la alojelementoj dissolviĝis en la matricon, la mikrostrukturo estis uniforma, kaj la averaĝa grenograndeco estis ĉirkaŭ 125 μm (Figuro 1b).
Antaŭ homogenigo
Post uniformiga traktado je 600°C dum 6 horoj
Fig.1 Metalografia strukturo de aluminia alojo 6063 antaŭ kaj post homogeniga traktado
Figuro 2 montras la aspekton de stangoj el aluminio-alojo 6063 kun malsamaj eltrudaj proporcioj. Kiel montrite en Figuro 2, la surfaca kvalito de stangoj eltruditaj kun malsamaj eltrudaj proporcioj estas bona, precipe kiam la eltruda proporcio estas pliigita al 156 (korespondante al la elira rapido de la stango-eltrudado de 48 m/min), ankoraŭ ne estas eltrudaj difektoj kiel fendetoj kaj deskvamiĝo sur la surfaco de la stango, indikante ke la aluminio-alojo 6063 ankaŭ havas bonan varman eltrudan formadan rendimenton sub alta rapido kaj granda eltruda proporcio.
Fig.2 Aspekto de stangoj de aluminio-alojo 6063 kun malsamaj eltrudaj proporcioj
Figuro 3 montras la metalografian mikrostrukturon de la longituda sekco de la stango el aluminio-alojo 6063 kun malsamaj eltrudaj proporcioj. La grenstrukturo de la stango kun malsamaj eltrudaj proporcioj montras malsamajn gradojn de plilongigo aŭ rafinado. Kiam la eltruda proporcio estas 17, la originalaj grajnoj estas plilongigitaj laŭ la eltruda direkto, akompanate de la formado de malgranda nombro da rekristaligitaj grajnoj, sed la grajnoj estas ankoraŭ relative krudaj, kun averaĝa grajngrandeco de ĉirkaŭ 85 μm (Figuro 3a); kiam la eltruda proporcio estas 25, la grajnoj estas pli maldikaj, la nombro da rekristaligitaj grajnoj pliiĝas, kaj la averaĝa grajngrandeco malpliiĝas al ĉirkaŭ 71 μm (Figuro 3b); kiam la eltruda proporcio estas 39, krom malgranda nombro da misformitaj grajnoj, la mikrostrukturo estas baze konsistanta el egalaksaj rekristaligitaj grajnoj de neegala grandeco, kun averaĝa grajngrandeco de ĉirkaŭ 60 μm (Figuro 3c); kiam la eltruda proporcio estas 69, la dinamika rekristaliĝa procezo estas baze kompleta, la krudaj originalaj grajnoj estas tute transformitaj en unuforme strukturitajn rekristaligitajn grajnojn, kaj la averaĝa grajngrandeco estas rafinita ĝis ĉirkaŭ 41 μm (Figuro 3d); kiam la eltruda proporcio estas 156, kun la plena progreso de la dinamika rekristaliĝa procezo, la mikrostrukturo estas pli uniforma, kaj la grajngrandeco estas multe rafinita ĝis ĉirkaŭ 32 μm (Figuro 3e). Kun la pliiĝo de la eltruda proporcio, la dinamika rekristaliĝa procezo progresas pli plene, la aloja mikrostrukturo fariĝas pli uniforma, kaj la grajngrandeco estas signife rafinita (Figuro 3f).
Fig.3 Metalografia strukturo kaj grenograndeco de longituda sekco de 6063 aluminiaj alojstangoj kun malsamaj eltrudaj proporcioj
Figuro 4 montras la inversajn polusajn figurojn de stangoj el aluminio-alojo 6063 kun malsamaj eltrudaj proporcioj laŭ la eltruda direkto. Videblas, ke la mikrostrukturoj de alojstangoj kun malsamaj eltrudaj proporcioj ĉiuj produktas evidentan preferan orientiĝon. Kiam la eltruda proporcio estas 17, pli malforta teksturo <115>+<100> formiĝas (Figuro 4a); kiam la eltruda proporcio estas 39, la teksturaj komponantoj estas ĉefe la pli forta teksturo <100> kaj malgranda kvanto da malforta teksturo <115> (Figuro 4b); kiam la eltruda proporcio estas 156, la teksturaj komponantoj estas la teksturo <100> kun signife pliigita forto, dum la teksturo <115> malaperas (Figuro 4c). Studoj montris, ke fac-centritaj kubaj metaloj ĉefe formas dratteksturojn <111> kaj <100> dum eltrudado kaj tirado. Post kiam la teksturo formiĝas, la mekanikaj ecoj de la alojo je ĉambra temperaturo montras evidentan anizotropion. La tekstura forto pliiĝas kun la pliiĝo de la eltruda proporcio, indikante ke la nombro da grajnoj en certa kristala direkto paralela al la eltruda direkto en la alojo iom post iom pliiĝas, kaj la longituda streĉa forto de la alojo pliiĝas. La fortigaj mekanismoj de varmaj eltrudaj materialoj el aluminia alojo 6063 inkluzivas fortigon de fajnaj grajnoj, fortigon de dislokacioj, fortigon de teksturo, ktp. Ene de la gamo de procezparametroj uzitaj en ĉi tiu eksperimenta studo, pliigo de la eltruda proporcio havas antaŭenigan efikon sur la supre menciitajn fortigajn mekanismojn.
Fig.4 Diagramo de inversa poluso de stangoj de aluminio-alojo 6063 kun malsamaj eltrudaj proporcioj laŭ la eltruda direkto
Figuro 5 estas histogramo de la streĉaj ecoj de aluminia alojo 6063 post deformado ĉe malsamaj eltrudaj proporcioj. La streĉa forto de la fandita alojo estas 170 MPa kaj la plilongigo estas 10.4%. La streĉa forto kaj plilongigo de la alojo post eltrudado signife pliboniĝas, kaj la streĉa forto kaj plilongigo iom post iom pliiĝas kun la pliiĝo de la eltruda proporcio. Kiam la eltruda proporcio estas 156, la streĉa forto kaj plilongigo de la alojo atingas la maksimuman valoron, kiu estas 228 MPa kaj 26.9%, respektive, kio estas ĉirkaŭ 34% pli alta ol la streĉa forto de la fandita alojo kaj ĉirkaŭ 158% pli alta ol la plilongigo. La streĉa forto de aluminia alojo 6063 akirita per granda eltruda proporcio estas proksima al la streĉa forto-valoro (240 MPa) akirita per 4-pasa egalkanala angula eltrudado (ECAP), kiu estas multe pli alta ol la streĉa forto-valoro (171.1 MPa) akirita per 1-pasa ECAP-eltrudado de aluminia alojo 6063. Videblas, ke granda eltruda proporcio povas iagrade plibonigi la mekanikajn ecojn de la alojo.
La plibonigo de la mekanikaj ecoj de la alojo per la eltruda proporcio ĉefe devenas de la plifortigo de la grenrafinado. Kiam la eltruda proporcio pliiĝas, la grajnoj rafiniĝas kaj la dislokacia denseco pliiĝas. Pli da grenlimoj po unuo de surfaco povas efike malhelpi la movadon de dislokacioj, kombinite kun la reciproka movado kaj implikiĝo de dislokacioj, tiel plibonigante la forton de la alojo. Ju pli fajnaj la grajnoj, des pli torditaj la grenlimoj, kaj la plasta deformado povas esti disigita en pli da grajnoj, kio ne favoras la formadon de fendetoj, des malpli la disvastiĝon de fendetoj. Pli da energio povas esti absorbita dum la frakturprocezo, tiel plibonigante la plastikecon de la alojo.
Fig.5 Streĉaj ecoj de aluminia alojo 6063 post gisado kaj eltrudado
La streĉa frakturmorfologio de la alojo post deformado kun malsamaj eltrudaj proporcioj estas montrita en Figuro 6. Neniuj kavetoj estis trovitaj en la frakturmorfologio de la fandita specimeno (Figuro 6a), kaj la frakturo konsistis ĉefe el ebenaj areoj kaj ŝiraj randoj, indikante ke la streĉa frakturmekanismo de la fandita alojo estis ĉefe fragila frakturo. La frakturmorfologio de la alojo post eltrudado ŝanĝiĝis signife, kaj la frakturo konsistas el granda nombro da egalaksaj kavetoj, indikante ke la frakturmekanismo de la alojo post eltrudado ŝanĝiĝis de fragila frakturo al duktila frakturo. Kiam la eltruda proporcio estas malgranda, la kavetoj estas malprofundaj kaj la kaveta grandeco estas granda, kaj la distribuo estas malebena; kiam la eltruda proporcio pliiĝas, la nombro da kavetoj pliiĝas, la kaveta grandeco estas pli malgranda kaj la distribuo estas uniforma (Figuro 6b-f), kio signifas, ke la alojo havas pli bonan plastikecon, kio kongruas kun la supre menciitaj rezultoj de la mekanikaj ecoj-testoj.
3 Konkludo
En ĉi tiu eksperimento, la efikoj de malsamaj eltrudaj proporcioj sur la mikrostrukturon kaj ecojn de la aluminio-alojo 6063 estis analizitaj kondiĉe ke la grandeco de la peco, la temperaturo de varmigo de la orbriko kaj la eltruda rapido restis senŝanĝaj. La konkludoj estas jenaj:
1) Dinamika rekristaliĝo okazas en aluminia alojo 6063 dum varma eltrudado. Kun la pliiĝo de la eltruda proporcio, la grajnoj estas kontinue rafinataj, kaj la grajnoj plilongigitaj laŭ la eltruda direkto transformiĝas en egalaksajn rekristaligitajn grajnojn, kaj la forto de la teksturo de la drato <100> kontinue pliiĝas.
2) Pro la efiko de plifortigo de fajnaj grenoj, la mekanikaj ecoj de la alojo pliboniĝas kun la pliiĝo de la eltrudproporcio. Ene de la intervalo de testaj parametroj, kiam la eltrudproporcio estas 156, la streĉrezisto kaj plilongigo de la alojo atingas maksimumajn valorojn de 228 MPa kaj 26.9%, respektive.
Fig.6 Tensilaj frakturmorfologioj de aluminia alojo 6063 post gisado kaj eltrudado
3) La frakturmorfologio de la ĵus gisita specimeno konsistas el ebenaj areoj kaj ŝirrandoj. Post eltrudado, la frakturo konsistas el granda nombro da egalaksaj kavetoj, kaj la frakturmekanismo transformiĝas de fragila frakturo al duktila frakturo.
Afiŝtempo: 30-a de novembro 2024
