Mae aloi alwminiwm 6063 yn perthyn i aloi alwminiwm aloi isel cyfres Al-Mg-Si y gellir ei drin â gwres. Mae ganddo berfformiad mowldio allwthio rhagorol, ymwrthedd cyrydiad da a phriodweddau mecanyddol cynhwysfawr. Fe'i defnyddir yn eang hefyd yn y diwydiant modurol oherwydd ei liwio ocsideiddio hawdd. Gyda chyflymiad y duedd o automobiles ysgafn, mae cymhwyso 6063 o ddeunyddiau allwthio aloi alwminiwm yn y diwydiant modurol hefyd wedi cynyddu ymhellach.
Mae effeithiau cyfun cyflymder allwthio, tymheredd allwthio a chymhareb allwthio yn effeithio ar ficrostrwythur a phriodweddau deunyddiau allwthiol. Yn eu plith, mae'r gymhareb allwthio yn cael ei bennu'n bennaf gan y pwysau allwthio, effeithlonrwydd cynhyrchu ac offer cynhyrchu. Pan fo'r gymhareb allwthio yn fach, mae'r dadffurfiad aloi yn fach ac nid yw'r mireinio microstructure yn amlwg; gall cynyddu'r gymhareb allwthio fireinio'r grawn yn sylweddol, torri'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 y tymheredd 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 elongation 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 mwy o effaith thermol, gan achosi tymheredd mewnol yr aloi i godi, a pherfformiad y cynnyrch i ostwng. Mae'r arbrawf hwn yn astudio effaith cymhareb allwthio, yn enwedig cymhareb allwthio mawr, ar ficrostrwythur a phriodweddau mecanyddol aloi alwminiwm 6063.
1 Defnyddiau 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 i biled allwthio 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 Aloi Al (wt/%)
Ar ôl malu papur tywod a sgleinio mecanyddol, cafodd y samplau metallograffig eu hysgythru ag adweithydd HF gyda ffracsiwn cyfaint o 40% am tua 25 s, a gwelwyd strwythur metallograffig y samplau ar ficrosgop optegol LEICA-5000. Torrwyd sampl dadansoddi gwead gyda maint o 10 mm × 10 mm o ganol adran hydredol y gwialen allwthiol, a pherfformiwyd malu ac ysgythru 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 PANalytical Company, a phroseswyd a dadansoddwyd y data gwead gan feddalwedd X′Pert Data View a X′Pert Texture.
Cymerwyd sbesimen tynnol yr aloi cast o ganol yr ingot, a thorrwyd y sbesimen tynnol ar hyd y cyfeiriad allwthio ar ôl allwthio. Maint arwynebedd y mesurydd oedd Φ4 mm × 28 mm. Cynhaliwyd y prawf tynnol gan ddefnyddio peiriant profi deunydd cyffredinol SANS CMT5105 gyda chyfradd tynnol o 2 mm/munud. Cyfrifwyd gwerth cyfartalog y tri sbesimen safonol fel y data eiddo mecanyddol. Gwelwyd morffoleg hollt y sbesimenau tynnol gan ddefnyddio microsgop electron sganio chwyddhad isel (Quanta 2000, FEI, UDA).
2 Canlyniadau a thrafodaeth
Mae Ffigur 1 yn dangos microstrwythur metallograffig 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 as-cast yn amrywio o ran maint, mae nifer fawr o gamau β-Al9Fe2Si2 reticular yn casglu ar y ffiniau grawn, ac mae nifer fawr o gamau Mg2Si gronynnog yn bodoli y tu mewn i'r grawn. Ar ôl i'r ingot gael ei homogeneiddio ar 560 ℃ am 6 h, diddymwyd y cyfnod ewtectig nad yw'n ecwilibriwm rhwng y dendrites aloi yn raddol, toddodd yr elfennau aloi i'r matrics, roedd y microstrwythur yn unffurf, ac roedd y maint grawn cyfartalog tua 125 μm (Ffigur 1b ).
Cyn homogenization
Ar ôl triniaeth unffurf ar 600 ° C am 6 awr
Ffig.1 Strwythur metallograffig o 6063 aloi alwminiwm cyn ac ar ôl triniaeth homogenization
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 allwthiol gyda chymarebau allwthio gwahanol yn dda, yn enwedig pan gynyddir y gymhareb allwthio i 156 (sy'n cyfateb i gyflymder allfa allwthio bar o 48 m/munud), nid oes unrhyw diffygion allwthio fel craciau a phlicio ar wyneb y bar, sy'n nodi bod gan aloi alwminiwm 6063 hefyd berfformiad ffurfio allwthio poeth da o dan gymhareb allwthio cyflymder uchel a mawr.
Ffig.2 Ymddangosiad 6063 o wialen aloi alwminiwm gyda chymarebau allwthio gwahanol
Mae Ffigur 3 yn dangos microstrwythur metallograffig adran 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 fo'r gymhareb allwthio yn 17, mae'r grawn gwreiddiol yn hir ar hyd y cyfeiriad allwthio, ynghyd â ffurfio nifer fach o rawn wedi'u hailgrisialu, ond mae'r grawn yn dal yn gymharol fras, gyda maint grawn cyfartalog o tua 85 μm (Ffigur 3a) ; pan fo'r gymhareb allwthio yn 25, mae'r grawn yn cael eu tynnu'n fwy main, mae nifer y grawn wedi'u hailgrisialu yn cynyddu, ac mae maint grawn cyfartalog yn gostwng i tua 71 μm (Ffigur 3b); pan fo'r gymhareb allwthio yn 39, ac eithrio nifer fach o grawn anffurfiedig, mae'r microstrwythur yn y bôn yn cynnwys grawn wedi'u hailgrisialu equiaxed o faint anwastad, gyda maint grawn cyfartalog o tua 60 μm (Ffigur 3c); pan fo'r gymhareb allwthio yn 69, mae'r broses ail-grisialu ddeinamig wedi'i chwblhau yn y bôn, mae'r grawn gwreiddiol bras wedi'u trawsnewid yn gyfan gwbl yn grawn wedi'i ail-grisialu â strwythur unffurf, ac mae maint grawn cyfartalog wedi'i fireinio i tua 41 μm (Ffigur 3d); pan fo'r gymhareb allwthio yn 156, gyda chynnydd llawn y broses ailgrisialu deinamig, mae'r microstrwythur yn fwy unffurf, ac mae'r maint grawn wedi'i fireinio'n fawr i tua 32 μm (Ffigur 3e). Gyda'r cynnydd mewn cymhareb allwthio, mae'r broses ail-grisialu deinamig yn mynd rhagddo'n 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 metallograffig a maint grawn yr adran hydredol o 6063 o wialen 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 fo'r gymhareb allwthio yn 17, ffurfir gwead gwannach <115>+ <100> (Ffigur 4a); pan fo'r gymhareb allwthio yn 39, y cydrannau gwead yn bennaf yw'r <100> gwead cryfach a swm bach o wead <115> gwan (Ffigur 4b); pan fo'r gymhareb allwthio yn 156, y cydrannau gwead yw'r gwead <100> gyda chryfder cynyddol sylweddol, tra bod y gwead <115> yn diflannu (Ffigur 4c). Mae astudiaethau wedi dangos bod metelau ciwbig wyneb-ganolog yn bennaf yn ffurfio <111> a <100> gweadau gwifren yn ystod allwthio a lluniadu. Ar ôl i'r gwead gael ei 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 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 6063 o ddeunyddiau allwthio poeth aloi alwminiwm yn cynnwys cryfhau grawn dirwy, cryfhau dadleoli, 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 6063 o wialen aloi alwminiwm gyda chymarebau allwthio gwahanol ar hyd y cyfeiriad allwthio
Mae Ffigur 5 yn histogram o briodweddau tynnol aloi alwminiwm 6063 ar ôl dadffurfio 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 gwella'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 mwyaf, 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 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 gafwyd trwy allwthio ECAP 1-pas o aloi alwminiwm 6063. Gellir gweld y gall cymhareb allwthio fawr wella priodweddau mecanyddol yr aloi i raddau.
Mae gwella priodweddau mecanyddol yr aloi trwy gymhareb allwthio yn bennaf yn dod 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 lesteirio symudiad dadleoliadau yn effeithiol, ynghyd â symudiad cilyddol a maglu dadleoliadau, a thrwy hynny wella cryfder yr aloi. Po fân yw'r grawn, y mwyaf troellog yw'r ffiniau grawn, a gellir gwasgaru'r anffurfiad plastig mewn mwy o grawn, nad yw'n ffafriol i ffurfio craciau, heb sôn am ymlediad craciau. Gellir amsugno mwy o egni yn ystod y broses dorri asgwrn, a thrwy hynny wella plastigrwydd yr aloi.
Ffig.5 Priodweddau tynnol aloi alwminiwm 6063 ar ôl castio ac allwthio
Dangosir morffoleg torasgwrn tynnol yr aloi ar ôl dadffurfiad â chymarebau allwthio gwahanol yn Ffigur 6. Ni chanfuwyd dimples ym morffoleg hollt y sampl as-cast (Ffigur 6a), ac roedd y toriad yn bennaf yn cynnwys ardaloedd gwastad ac ymylon rhwygo , sy'n nodi bod mecanwaith torri asgwrn tynnol yr aloi as-cast yn torri asgwrn brau yn bennaf. Mae morffoleg torasgwrn yr aloi ar ôl allwthio wedi newid yn sylweddol, ac mae'r toriad yn cynnwys nifer fawr o dimples equiaxed, sy'n dangos bod mecanwaith torri asgwrn yr aloi ar ôl allwthio wedi newid o doriad brau i doriad hydwyth. Pan fo'r gymhareb allwthio yn fach, mae'r dimples yn fas ac mae'r maint dimple yn fawr, ac mae'r dosbarthiad yn anwastad; Wrth i'r gymhareb allwthio gynyddu, mae nifer y dimples yn cynyddu, mae'r maint dimple yn 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 gymarebau allwthio ar y microstrwythur a phriodweddau aloi alwminiwm 6063 o dan yr amod bod maint biled, tymheredd gwresogi ingot a chyflymder allwthio yn aros yn ddigyfnewid. Mae’r casgliadau fel a ganlyn:
1) Mae ailgrisialu deinamig yn digwydd mewn 6063 o 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 ymestyn ar hyd y cyfeiriad allwthio yn cael eu trawsnewid yn grawn wedi'u hailgrisialu equiaxed, ac mae cryfder gwead gwifren <100> yn cynyddu'n barhaus.
2) Oherwydd effaith cryfhau grawn mân, mae priodweddau mecanyddol yr aloi yn cael eu gwella gyda'r cynnydd yn y gymhareb allwthio. O fewn yr ystod o baramedrau prawf, 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 torasgwrn tynnol o 6063 o aloi alwminiwm ar ôl castio ac allwthio
3) Mae morffoleg torasgwrn y sbesimen as-cast yn cynnwys ardaloedd gwastad ac ymylon rhwyg. Ar ôl allwthio, mae'r torasgwrn yn cynnwys nifer fawr o dimples hafal, ac mae'r mecanwaith torri asgwrn yn cael ei drawsnewid o doriad brau i doriad hydwyth.
Amser postio: Tachwedd-30-2024
