6063 Mae aloi alwminiwm yn perthyn i'r aloi alwminiwm alwminiwm al-MG-Si aloyed isel. Mae ganddo berfformiad mowldio allwthio rhagorol, ymwrthedd cyrydiad da ac eiddo mecanyddol cynhwysfawr. Fe'i defnyddir yn helaeth hefyd yn y diwydiant modurol oherwydd ei liwio ocsidiad hawdd. Gyda chyflymiad y duedd o gerbydau modur ysgafn, mae cymhwyso 6063 o ddeunyddiau allwthio aloi alwminiwm yn y diwydiant modurol hefyd wedi cynyddu ymhellach.
Mae microstrwythur a phriodweddau deunyddiau allwthiol yn cael eu heffeithio gan effeithiau cyfun cyflymder allwthio, tymheredd allwthio a chymhareb allwthio. Yn eu plith, mae'r gymhareb allwthio yn cael ei phennu'n bennaf gan y pwysau allwthio, effeithlonrwydd cynhyrchu ac offer cynhyrchu. Pan fydd y gymhareb allwthio yn fach, mae'r dadffurfiad aloi yn fach ac nid yw'r mireinio microstrwythur yn amlwg; Gall cynyddu'r gymhareb allwthio fireinio'r grawn yn sylweddol, chwalu'r ail gam bras, cael microstrwythur unffurf, a gwella priodweddau mecanyddol yr aloi.
Mae aloion alwminiwm 6061 a 6063 yn cael eu hailrystallu deinamig yn ystod y broses allwthio. Pan fydd y tymheredd allwthio yn gyson, wrth i'r gymhareb allwthio gynyddu, mae maint y grawn yn gostwng, mae'r cyfnod cryfhau wedi'i wasgaru'n fân, ac mae cryfder tynnol ac elongation yr aloi yn cynyddu yn unol â hynny; Fodd bynnag, wrth i'r gymhareb allwthio gynyddu, mae'r grym allwthio sy'n ofynnol ar gyfer y broses allwthio hefyd yn cynyddu, gan achosi mwy o effaith thermol, gan beri i dymheredd mewnol yr aloi godi, a pherfformiad y cynnyrch i leihau. Mae'r arbrawf hwn yn astudio effaith cymhareb allwthio, yn enwedig cymhareb allwthio mawr, ar ficrostrwythur a phriodweddau mecanyddol aloi alwminiwm 6063.
1 Deunyddiau a Dulliau Arbrofol
Y deunydd arbrofol yw aloi alwminiwm 6063, a dangosir y cyfansoddiad cemegol yn Nhabl 1. Maint gwreiddiol yr NGOT yw φ55 mm × 165 mm, ac mae'n cael ei brosesu i mewn i biled allwthio gyda maint φ50 mm × 150 mm ar ôl homogeneiddio triniaeth ar 560 ℃ am 6 h. Mae'r biled yn cael ei gynhesu i 470 ℃ a'i gadw'n gynnes. Tymheredd cynhesu’r gasgen allwthio yw 420 ℃, a thymheredd cynhesu’r mowld yw 450 ℃. Pan fydd y cyflymder allwthio (cyflymder symud gwialen allwthio) V = 5 mm/s yn aros yr un fath, cynhelir 5 grŵp o wahanol brofion cymhareb allwthio, ac mae'r cymarebau allwthio r yn 17 (sy'n cyfateb i ddiamedr y twll marw d = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm), a 156 (d = 4 mm).
Tabl 1 Cyfansoddiadau Cemegol o 6063 aloy al (wt/%)
Ar ôl malu papur tywod a sgleinio mecanyddol, ysgythrwyd y samplau metelaidd ag ymweithredydd HF gyda ffracsiwn cyfaint o 40% ar gyfer tua 25 s, a gwelwyd strwythur metelaidd y samplau ar ficrosgop optegol Leica-5000. Torrwyd sampl dadansoddi gwead gyda maint o 10 mm × 10 mm o ganol adran hydredol y wialen allwthiol, a pherfformiwyd malu ac ysgythriad mecanyddol i gael gwared ar yr haen straen arwyneb. Mesurwyd ffigurau polyn anghyflawn y tair awyren grisial {111}, {200}, a {220} o'r sampl gan ddadansoddwr diffreithiant pelydr-X X'Pert Pro MRD o Gwmni Panalytig, a phroseswyd a dadansoddwyd y data gwead gan X'Pert Data View a meddalwedd gwead X'Pert.
Cymerwyd sbesimen tynnol yr aloi cast o ganol yr ingot, a thorrwyd y sbesimen tynnol ar hyd y cyfeiriad allwthio ar ôl allwthio. Maint yr ardal fesur oedd φ4 mm × 28 mm. Cynhaliwyd y prawf tynnol gan ddefnyddio peiriant profi deunydd cyffredinol SANS CMT5105 gyda chyfradd dynn o 2 mm/min. Cyfrifwyd gwerth cyfartalog y tri sbesimen safonol fel y data eiddo mecanyddol. Gwelwyd morffoleg torri'r sbesimenau tynnol gan ddefnyddio microsgop electron sganio chwyddhad isel (Quanta 2000, FEI, UDA).
2 ganlyniad a thrafodaeth
Mae Ffigur 1 yn dangos microstrwythur metelaidd yr aloi alwminiwm AS-Cast 6063 cyn ac ar ôl triniaeth homogeneiddio. Fel y dangosir yn Ffigur 1A, mae'r grawn α-AL yn y microstrwythur fel-cast yn amrywio o ran maint, mae nifer fawr o gyfnodau β-AL9FE2SI2 reticular yn ymgynnull ar y ffiniau grawn, ac mae nifer fawr o gyfnodau mg2si gronynnog yn bodoli y tu mewn i'r grawn. Ar ôl i'r ingot gael ei homogeneiddio ar 560 ℃ am 6 h, y cyfnod ewtectig nad yw'n ecwilibriwm rhwng y dendrites aloi a ddiddymwyd yn raddol, hydoddodd yr elfennau aloi i'r matrics, roedd y microstrwythur yn unffurf, ac roedd maint y grawn ar gyfartaledd tua 125 μm (Ffigur 1B (Ffigur 1B ( ).
Cyn homogeneiddio
Ar ôl triniaeth unffurf ar 600 ° C am 6 awr
Ffig.1 Strwythur metelaidd 6063 aloi alwminiwm cyn ac ar ôl triniaeth homogeneiddio
Mae Ffigur 2 yn dangos ymddangosiad 6063 o fariau aloi alwminiwm gyda chymarebau allwthio gwahanol. Fel y dangosir yn Ffigur 2, mae ansawdd wyneb 6063 o fariau aloi alwminiwm wedi'u hallwthio â chymarebau allwthio gwahanol yn dda, yn enwedig pan fydd y gymhareb allwthio yn cael ei chynyddu i 156 (sy'n cyfateb i gyflymder allfa allwthio bar o 48 m/min), mae yna ddim o hyd o hyd o hyd Diffygion allwthio fel craciau a phlicio ar wyneb y bar, gan nodi bod gan 6063 aloi alwminiwm allwthio poeth da hefyd yn ffurfio perfformiad o dan uchel Cyflymder a chymhareb allwthio mawr.
Ffig.2 Ymddangosiad 6063 o wiail aloi alwminiwm gyda chymarebau allwthio gwahanol
Mae Ffigur 3 yn dangos microstrwythur metelaidd rhan hydredol y bar aloi alwminiwm 6063 gyda chymarebau allwthio gwahanol. Mae strwythur grawn y bar gyda chymarebau allwthio gwahanol yn dangos gwahanol raddau o elongation neu fireinio. Pan fydd y gymhareb allwthio yn 17 oed, mae'r grawn gwreiddiol yn hirgul ar hyd y cyfeiriad allwthio, ynghyd â ffurfio nifer fach o rawn wedi'i ailrystaleiddio, ond mae'r grawn yn dal i fod yn gymharol fras, gyda maint grawn ar gyfartaledd o tua 85 μm (Ffigur 3a) ; Pan fydd y gymhareb allwthio yn 25, mae'r grawn yn cael eu tynnu'n fwy main, mae nifer y grawn wedi'i ailrystaleiddio yn cynyddu, ac mae maint y grawn ar gyfartaledd yn gostwng i tua 71 μm (Ffigur 3B); Pan fydd y gymhareb allwthio yn 39, ac eithrio nifer fach o rawn dadffurfiedig, mae'r microstrwythur yn y bôn yn cynnwys grawn wedi'i ailrystaleiddio o faint anwastad, gyda maint grawn cyfartalog o tua 60 μm (Ffigur 3C); Pan fydd y gymhareb allwthio yn 69, mae'r broses ailrystallization deinamig wedi'i chwblhau yn y bôn, mae'r grawn gwreiddiol bras wedi cael eu trawsnewid yn llwyr yn rawn wedi'i ailrystaleiddio'n unffurf, ac mae maint y grawn cyfartalog yn cael ei fireinio i tua 41 μm (Ffigur 3D); Pan fydd y gymhareb allwthio yn 156, gyda chynnydd llawn y broses ailrystallization deinamig, mae'r microstrwythur yn fwy unffurf, ac mae maint y grawn yn cael ei fireinio'n fawr i tua 32 μm (Ffigur 3E). Gyda'r cynnydd mewn cymhareb allwthio, mae'r broses ailrystallization deinamig yn mynd yn ei blaen yn llawnach, mae'r microstrwythur aloi yn dod yn fwy unffurf, ac mae maint y grawn yn cael ei fireinio'n sylweddol (Ffigur 3F).
Ffig.3 Strwythur Metelaidd a Maint Grawn y Rhan hydredol o 6063 o wiail aloi alwminiwm gyda chymarebau allwthio gwahanol
Mae Ffigur 4 yn dangos ffigurau polyn gwrthdro 6063 o fariau aloi alwminiwm gyda chymarebau allwthio gwahanol ar hyd y cyfeiriad allwthio. Gellir gweld bod microstrwythurau bariau aloi â chymarebau allwthio gwahanol i gyd yn cynhyrchu cyfeiriadedd ffafriol amlwg. Pan fydd y gymhareb allwthio yn 17 oed, ffurfir gwead gwannach <115>+<10> (Ffigur 4a); Pan fydd y gymhareb allwthio yn 39, y cydrannau gwead yn bennaf yw'r gwead <11> cryfach ac ychydig bach o wead gwan <115> (Ffigur 4b); Pan fydd y gymhareb allwthio yn 156, y cydrannau gwead yw'r gwead <11> gyda chryfder cynyddol sylweddol, tra bod y gwead <115> yn diflannu (Ffigur 4c). Mae astudiaethau wedi dangos bod metelau ciwbig wyneb-ganolog yn ffurfio gweadau gwifren yn bennaf <111> a <11> yn ystod allwthio a lluniadu. Ar ôl i'r gwead gael ei ffurfio, mae priodweddau mecanyddol tymheredd yr ystafell yr aloi yn dangos anisotropi amlwg. Mae cryfder y gwead yn cynyddu gyda'r cynnydd yn y gymhareb allwthio, gan nodi bod nifer y grawn i gyfeiriad grisial penodol yn gyfochrog â'r cyfeiriad allwthio yn yr aloi yn cynyddu'n raddol, ac mae cryfder tynnol hydredol yr aloi yn cynyddu. Mae mecanweithiau cryfhau deunyddiau allwthio poeth aloi alwminiwm 6063 yn cynnwys cryfhau grawn mân, cryfhau dadleoli, cryfhau gwead, ac ati. O fewn yr ystod o baramedrau prosesau a ddefnyddir yn yr astudiaeth arbrofol hon, mae cynyddu'r gymhareb allwthio yn cael effaith hyrwyddo ar y mecanweithiau cryfhau uchod.
Ffig.4 Diagram polyn gwrthdroi o 6063 o wiail aloi alwminiwm gyda chymarebau allwthio gwahanol ar hyd y cyfeiriad allwthio
Mae Ffigur 5 yn histogram o briodweddau tynnol aloi alwminiwm 6063 ar ôl dadffurfiad ar wahanol gymarebau allwthio. Cryfder tynnol yr aloi cast yw 170 MPa ac mae'r elongation yn 10.4%. Mae cryfder tynnol ac elongation yr aloi ar ôl allwthio yn cael ei wella'n sylweddol, ac mae'r cryfder tynnol a'r elongation yn cynyddu'n raddol gyda chynnydd y gymhareb allwthio. Pan fydd y gymhareb allwthio yn 156, mae cryfder tynnol ac elongation yr aloi yn cyrraedd y gwerth uchaf, sef 228 MPa a 26.9%, yn y drefn honno, sydd tua 34% yn uwch na chryfder tynnol yr aloi cast a thua 158% yn uwch na yr elongation. Mae cryfder tynnol aloi alwminiwm 6063 a gafwyd gan gymhareb allwthio mawr yn agos at y gwerth cryfder tynnol (240 MPa) a gafwyd gan allwthio onglog sianel cyfartal 4 pasio (ECAP), sy'n llawer uwch na'r gwerth cryfder tynnol (171.1 MPa) a gafwyd trwy allwthio ECAP 1-pass o 6063 aloi alwminiwm. Gellir gweld y gall cymhareb allwthio mawr wella priodweddau mecanyddol yr aloi i raddau.
Daw gwella priodweddau mecanyddol yr aloi trwy gymhareb allwthio yn bennaf o gryfhau mireinio grawn. Wrth i'r gymhareb allwthio gynyddu, mae'r grawn yn cael eu mireinio ac mae'r dwysedd dadleoli yn cynyddu. Gall mwy o ffiniau grawn fesul ardal uned rwystro symudiad dadleoliadau yn effeithiol, ynghyd â symud y ddwy ochr ac ymglymiad dadleoliadau, a thrwy hynny wella cryfder yr aloi. Po mân y grawn, y mwyaf arteithiol y gellir gwasgaru'r ffiniau grawn, a'r dadffurfiad plastig mewn mwy o rawn, nad yw'n ffafriol i ffurfio craciau, heb sôn am luosogi craciau. Gellir amsugno mwy o egni yn ystod y broses dorri esgyrn, a thrwy hynny wella plastigrwydd yr aloi.
Ffig.5 Priodweddau tynnol 6063 aloi alwminiwm ar ôl castio ac allwthio
Dangosir morffoleg toriad tynnol yr aloi ar ôl dadffurfio â chymarebau allwthio gwahanol yn Ffigur 6. Ni ddarganfuwyd dim ond dimplau ym morffoleg torri'r sampl fel-cast (Ffigur 6A), ac roedd y toriad yn bennaf yn cynnwys ardaloedd gwastad ac ymylon rhwygo , gan nodi mai mecanwaith torri tynnol yr aloi fel-cast oedd toriad brau yn bennaf. Mae morffoleg toriad yr aloi ar ôl allwthio wedi newid yn sylweddol, ac mae'r toriad yn cynnwys nifer fawr o dimiaxed equiaxed, gan nodi bod mecanwaith torri esgyrn yr aloi ar ôl allwthio wedi newid o doriad brau brau i doriad hydwyth. Pan fydd y gymhareb allwthio yn fach, mae'r dimplau yn fas ac mae'r maint dimple yn fawr, ac mae'r dosbarthiad yn anwastad; Wrth i'r gymhareb allwthio gynyddu, mae nifer y dimplau yn cynyddu, mae'r maint dimple yn llai ac mae'r dosbarthiad yn unffurf (Ffigur 6B ~ F), sy'n golygu bod gan yr aloi well plastigrwydd, sy'n gyson â chanlyniadau'r profion priodweddau mecanyddol uchod.
3 Casgliad
Yn yr arbrawf hwn, dadansoddwyd effeithiau gwahanol gymarebau allwthio ar ficrostrwythur a phriodweddau aloi alwminiwm 6063 o dan yr amod bod maint y biled, tymheredd gwresogi ingot a chyflymder allwthio yn aros yr un fath. Mae'r casgliadau fel a ganlyn:
1) Mae ailrystallization deinamig yn digwydd mewn 6063 aloi alwminiwm yn ystod allwthio poeth. Gyda'r cynnydd yn y gymhareb allwthio, mae'r grawn yn cael eu mireinio'n barhaus, ac mae'r grawn sy'n hirgul ar hyd y cyfeiriad allwthio yn cael eu trawsnewid yn rawn wedi'i ailrystaleiddio wedi'i gyfwerthu, ac mae cryfder gwead gwifren <100> yn cael ei gynyddu'n barhaus.
2) Oherwydd effaith cryfhau grawn mân, mae priodweddau mecanyddol yr aloi yn cael eu gwella gyda'r cynnydd mewn cymhareb allwthio. O fewn yr ystod o baramedrau profion, pan fydd y gymhareb allwthio yn 156, mae cryfder tynnol ac elongation yr aloi yn cyrraedd y gwerthoedd uchaf o 228 MPa a 26.9%, yn y drefn honno.
Ffig.6 Morffolegau toriad tynnol o 6063 aloi alwminiwm ar ôl castio ac allwthio
3) Mae morffoleg torri'r sbesimen fel-cast yn cynnwys ardaloedd gwastad ac ymylon rhwygo. Ar ôl allwthio, mae'r toriad yn cynnwys nifer fawr o brychau equiaxed, ac mae'r mecanwaith torri esgyrn yn cael ei drawsnewid o doriad brau i doriad hydwyth.
Amser Post: Tach-30-2024
