Mae aloi alwminiwm 6063 yn perthyn i'r gyfres aloi alwminiwm trin gwres Al-Mg-Si isel. Mae ganddo berfformiad mowldio allwthio rhagorol, ymwrthedd cyrydiad da a phriodweddau mecanyddol cynhwysfawr. Fe'i defnyddir yn helaeth hefyd yn y diwydiant modurol oherwydd ei liwio ocsideiddio hawdd. Gyda chyflymiad y duedd o fod yn fwy a mwy o geir ysgafn, mae cymhwyso deunyddiau allwthio aloi alwminiwm 6063 yn y diwydiant modurol hefyd wedi cynyddu ymhellach.
Mae microstrwythur a phriodweddau deunyddiau allwthiol yn cael eu heffeithio gan effeithiau cyfunol 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 fo'r gymhareb allwthio yn fach, mae'r anffurfiad aloi yn fach ac nid yw mireinio'r 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 hailgrisialu'n ddeinamig yn ystod y broses allwthio. Pan fydd tymheredd yr allwthio yn gyson, wrth i'r gymhareb allwthio gynyddu, mae maint y grawn yn lleihau, mae'r cyfnod cryfhau wedi'i wasgaru'n fân, ac mae cryfder tynnol ac ymestyniad yr aloi yn cynyddu yn unol â hynny; fodd bynnag, wrth i'r gymhareb allwthio gynyddu, mae'r grym allwthio sydd ei angen ar gyfer y broses allwthio hefyd yn cynyddu, gan achosi effaith thermol fwy, gan achosi i dymheredd mewnol yr aloi godi, a pherfformiad y cynnyrch ostwng. Mae'r arbrawf hwn yn astudio effaith cymhareb allwthio, yn enwedig cymhareb allwthio fawr, 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 ingot yw Φ55 mm × 165 mm, ac mae'n cael ei brosesu'n filed allwthio gyda maint o Φ50 mm × 150 mm ar ôl triniaeth homogeneiddio ar 560 ℃ am 6 awr. 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 brofion cymhareb allwthio gwahanol, a'r cymhareb allwthio R yw 17 (sy'n cyfateb i ddiamedr twll y 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 aloi Al 6063 (pwysau/%)
Ar ôl malu â phapur tywod a sgleinio mecanyddol, cafodd y samplau metelograffig eu hysgythru ag adweithydd HF gyda chyfran gyfaint o 40% am tua 25 eiliad, ac arsylwyd strwythur metelograffig 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 ysgythru mecanyddol i gael gwared ar yr haen straen arwyneb. Mesurwyd ffigurau polyn anghyflawn y tair plân grisial {111}, {200}, a {220} o'r sampl gan ddadansoddwr diffractiad pelydr-X X′Pert Pro MRD o Gwmni PANalytical, a phroseswyd a dadansoddwyd y data gwead gan feddalwedd X′Pert Data View a X′Pert Texture.
Cymerwyd y sbesimen tynnol o'r aloi bwrw o ganol yr ingot, a thorrwyd y sbesimen tynnol ar hyd cyfeiriad yr allwthio ar ôl allwthio. Maint yr arwynebedd mesur oedd Φ4 mm × 28 mm. Cynhaliwyd y prawf tynnol gan ddefnyddio peiriant profi deunydd cyffredinol SANS CMT5105 gyda chyfradd tynnol o 2 mm/mun. Cyfrifwyd gwerth cyfartalog y tri sbesimen safonol fel y data priodweddau mecanyddol. Arsylwyd morffoleg torri'r sbesimenau tynnol gan ddefnyddio microsgop electron sganio chwyddiad isel (Quanta 2000, FEI, UDA).
2 Canlyniadau a thrafodaeth
Mae Ffigur 1 yn dangos microstrwythur metelograffig yr aloi alwminiwm 6063 fel y'i bwrwwyd cyn ac ar ôl triniaeth homogeneiddio. Fel y dangosir yn Ffigur 1a, mae'r gronynnau α-Al yn y microstrwythur fel y'i bwrwwyd yn amrywio o ran maint, mae nifer fawr o gamau β-Al9Fe2Si2 reticwlaidd yn ymgynnull ar ffiniau'r gronynnau, ac mae nifer fawr o gamau Mg2Si gronynnog yn bodoli y tu mewn i'r gronynnau. Ar ôl i'r ingot gael ei homogeneiddio ar 560 ℃ am 6 awr, diddymodd y cam ewtectig anghydbwysedd rhwng y dendritau aloi yn raddol, diddymodd yr elfennau aloi i'r matrics, roedd y microstrwythur yn unffurf, ac roedd maint cyfartalog y gronynnau tua 125 μm (Ffigur 1b).
Cyn homogeneiddio
Ar ôl unffurfio'r driniaeth ar 600°C am 6 awr
Ffig.1 Strwythur metelograffig aloi alwminiwm 6063 cyn ac ar ôl triniaeth homogeneiddio
Mae Ffigur 2 yn dangos ymddangosiad bariau aloi alwminiwm 6063 gyda chymhareb allwthio gwahanol. Fel y dangosir yn Ffigur 2, mae ansawdd wyneb bariau aloi alwminiwm 6063 a allwthiwyd gyda chymhareb allwthio gwahanol yn dda, yn enwedig pan gynyddir y gymhareb allwthio i 156 (sy'n cyfateb i gyflymder allfa allwthio'r bar o 48 m/mun), nid oes unrhyw ddiffygion allwthio fel craciau a phlicio ar wyneb y bar o hyd, sy'n dangos bod gan aloi alwminiwm 6063 berfformiad ffurfio allwthio poeth da hefyd o dan gyflymder uchel a chymhareb allwthio fawr.
Ffig.2 Ymddangosiad gwiail aloi alwminiwm 6063 gyda chymhareb allwthio gwahanol
Mae Ffigur 3 yn dangos microstrwythur metelograffig adran hydredol y bar aloi alwminiwm 6063 gyda gwahanol gymhareb allwthio. Mae strwythur grawn y bar gyda gwahanol gymhareb allwthio yn dangos gwahanol raddau o ymestyn neu fireinio. Pan fydd y gymhareb allwthio yn 17, mae'r grawn gwreiddiol yn cael eu hymestyn ar hyd cyfeiriad yr allwthio, ynghyd â ffurfio nifer fach o rawn wedi'u hailgrisialu, ond mae'r grawn yn dal yn gymharol fras, gyda maint cyfartalog y grawn o tua 85 μm (Ffigur 3a); pan fydd y gymhareb allwthio yn 25, mae'r grawn yn cael eu tynnu'n deneuach, mae nifer y grawn wedi'u hailgrisialu yn cynyddu, ac mae maint cyfartalog y grawn yn lleihau i tua 71 μm (Ffigur 3b); pan fydd y gymhareb allwthio yn 39, ac eithrio nifer fach o rawn wedi'u hanffurfio, mae'r microstrwythur yn cynnwys gronynnau ailgrisialu cyfartal o faint anwastad yn y bôn, gyda maint cyfartalog y grawn o tua 60 μm (Ffigur 3c); pan fydd y gymhareb allwthio yn 69, mae'r broses ailgrisialu deinamig wedi'i chwblhau i bob pwrpas, mae'r grawn gwreiddiol bras wedi'u trawsnewid yn llwyr yn rawn ailgrisialu wedi'u strwythuro'n unffurf, ac mae maint cyfartalog y grawn wedi'i fireinio i tua 41 μm (Ffigur 3d); pan fydd y gymhareb allwthio yn 156, gyda chynnydd llawn y broses ailgrisialu deinamig, mae'r microstrwythur yn fwy unffurf, ac mae maint y grawn wedi'i fireinio'n fawr i tua 32 μm (Ffigur 3e). Gyda chynnydd y gymhareb allwthio, mae'r broses ailgrisialu deinamig yn mynd rhagddi'n fwy llawn, mae microstrwythur yr aloi yn dod yn fwy unffurf, ac mae maint y grawn wedi'i fireinio'n sylweddol (Ffigur 3f).
Ffig.3 Strwythur metelograffig a maint grawn adran hydredol gwiail aloi alwminiwm 6063 gyda chymhareb allwthio gwahanol
Mae Ffigur 4 yn dangos ffigurau polyn gwrthdro bariau aloi alwminiwm 6063 gyda chymhareb allwthio gwahanol ar hyd cyfeiriad yr allwthio. Gellir gweld bod microstrwythurau bariau aloi gyda chymhareb allwthio gwahanol i gyd yn cynhyrchu cyfeiriadedd ffafriol amlwg. Pan fydd y gymhareb allwthio yn 17, mae gwead <115>+<100> gwannach yn cael ei ffurfio (Ffigur 4a); pan fydd y gymhareb allwthio yn 39, y cydrannau gwead yw'r gwead <100> cryfach yn bennaf a swm bach o wead <115> gwan (Ffigur 4b); pan fydd y gymhareb allwthio yn 156, y cydrannau gwead yw'r gwead <100> gyda chryfder sylweddol uwch, tra bod y gwead <115> yn diflannu (Ffigur 4c). Mae astudiaethau wedi dangos bod metelau ciwbig canolog ar yr wyneb yn ffurfio gweadau gwifren <111> a <100> yn bennaf yn ystod allwthio a llunio. Unwaith y bydd y gwead wedi'i ffurfio, mae priodweddau mecanyddol tymheredd ystafell yr aloi yn dangos anisotropi amlwg. Mae cryfder y gwead yn cynyddu gyda chynnydd y gymhareb allwthio, sy'n dangos bod nifer y grawn mewn cyfeiriad crisial penodol sy'n gyfochrog â chyfeiriad yr 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 dadleoliad, cryfhau gwead, ac ati. O fewn yr ystod o baramedrau proses 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 gwrthdro o wiail aloi alwminiwm 6063 gyda chymhareb allwthio gwahanol ar hyd y cyfeiriad allwthio
Mae Ffigur 5 yn histogram o briodweddau tynnol aloi alwminiwm 6063 ar ôl anffurfio ar gymhareb allwthio gwahanol. Cryfder tynnol yr aloi bwrw yw 170 MPa a'r ymestyniad yw 10.4%. Mae cryfder tynnol ac ymestyniad yr aloi ar ôl allwthio wedi gwella'n sylweddol, ac mae'r cryfder tynnol a'r ymestyniad yn cynyddu'n raddol gyda chynnydd y gymhareb allwthio. Pan fydd y gymhareb allwthio yn 156, mae cryfder tynnol ac ymestyniad 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 bwrw a thua 158% yn uwch na'r ymestyniad. Mae cryfder tynnol aloi alwminiwm 6063 a geir trwy gymhareb allwthio fawr yn agos at y gwerth cryfder tynnol (240 MPa) a geir trwy allwthio onglog sianel gyfartal 4-pas (ECAP), sy'n llawer uwch na'r gwerth cryfder tynnol (171.1 MPa) a geir trwy allwthio ECAP 1-pas o aloi alwminiwm 6063. Gellir gweld y gall cymhareb allwthio fawr wella priodweddau mecanyddol yr aloi i ryw raddau.
Mae gwelliant priodweddau mecanyddol yr aloi trwy gymhareb allwthio yn deillio'n bennaf o gryfhau mireinio grawn. Wrth i'r gymhareb allwthio gynyddu, mae'r grawn yn cael eu mireinio ac mae dwysedd y dadleoliad yn cynyddu. Gall mwy o ffiniau grawn fesul arwynebedd uned rwystro symudiad dadleoliadau yn effeithiol, ynghyd â symudiad cydfuddiannol a chlymu dadleoliadau, a thrwy hynny wella cryfder yr aloi. Po fwyaf mân yw'r grawn, y mwyaf troellog yw ffiniau'r grawn, a gellir gwasgaru'r anffurfiad plastig mewn mwy o rawn, nad yw'n ffafriol i ffurfio craciau, heb sôn am ledaeniad craciau. Gellir amsugno mwy o egni yn ystod y broses dorri, a thrwy hynny wella plastigedd yr aloi.
Ffig.5 Priodweddau tynnol aloi alwminiwm 6063 ar ôl castio ac allwthio
Dangosir morffoleg toriad tynnol yr aloi ar ôl anffurfio gyda chymhareb allwthio gwahanol yn Ffigur 6. Ni chanfuwyd unrhyw bantiau ym morffoleg toriad y sampl fel y'i bwriwyd (Ffigur 6a), ac roedd y toriad yn cynnwys ardaloedd gwastad ac ymylon rhwygo yn bennaf, sy'n dangos mai toriad brau oedd mecanwaith toriad tynnol yr aloi fel y'i bwriwyd yn bennaf. Mae morffoleg toriad yr aloi ar ôl allwthio wedi newid yn sylweddol, ac mae'r toriad yn cynnwys nifer fawr o bantiau cyfartal, sy'n dangos bod mecanwaith toriad yr aloi ar ôl allwthio wedi newid o doriad brau i doriad hydwyth. Pan fo'r gymhareb allwthio yn fach, mae'r pantiau'n fas a maint y pantiau'n fawr, ac mae'r dosbarthiad yn anwastad; wrth i'r gymhareb allwthio gynyddu, mae nifer y pantiau'n cynyddu, mae maint y pantiau'n llai ac mae'r dosbarthiad yn unffurf (Ffigur 6b~f), sy'n golygu bod gan yr aloi blastigrwydd gwell, sy'n gyson â chanlyniadau'r prawf priodweddau mecanyddol uchod.
3 Casgliad
Yn yr arbrawf hwn, dadansoddwyd effeithiau gwahanol gymhareb allwthio ar ficrostrwythur a phriodweddau aloi alwminiwm 6063 o dan yr amod bod maint y biled, tymheredd gwresogi'r ingot a chyflymder allwthio yn aros yr un fath. Dyma'r casgliadau:
1) Mae ailgrisialu deinamig yn digwydd mewn aloi alwminiwm 6063 yn ystod allwthio poeth. Gyda chynnydd y gymhareb allwthio, mae'r grawn yn cael eu mireinio'n barhaus, ac mae'r grawn sy'n ymestyn ar hyd cyfeiriad yr allwthio yn cael eu trawsnewid yn rawn ailgrisialu cyfartal, ac mae cryfder gwead gwifren <100> yn cynyddu'n barhaus.
2) Oherwydd effaith cryfhau grawn mân, mae priodweddau mecanyddol yr aloi yn gwella gyda chynnydd y gymhareb allwthio. O fewn yr ystod o baramedrau prawf, pan fydd y gymhareb allwthio yn 156, mae cryfder tynnol ac ymestyniad yr aloi yn cyrraedd y gwerthoedd uchaf o 228 MPa a 26.9%, yn y drefn honno.
Ffig.6 Morffolegau toriad tynnol aloi alwminiwm 6063 ar ôl castio ac allwthio
3) Mae morffoleg toriad y sbesimen fel y'i casthiwyd yn cynnwys ardaloedd gwastad ac ymylon rhwygo. Ar ôl allwthio, mae'r toriad yn cynnwys nifer fawr o dwll cywerth, ac mae'r mecanwaith toriad yn cael ei drawsnewid o doriad brau i doriad hydwyth.
Amser postio: Tach-30-2024
