6063 Aluminiumlegierung gehört zur wärmebehandbaren Aluminiumlegierung der Al-Mg-Si-Serie. Es hat eine ausgezeichnete Extrusionsformleistung, eine gute Korrosionsbeständigkeit und umfassende mechanische Eigenschaften. Es wird auch in der Automobilindustrie aufgrund seiner einfachen Oxidationsfarbe weit verbreitet. Mit der Beschleunigung des Trends der leichten Automobile hat sich auch die Anwendung von 6063 -Aluminiumlegierung -Extrusionsmaterialien in der Automobilindustrie weiter erhöht.
Die Mikrostruktur und Eigenschaften von extrudierten Materialien werden durch die kombinierten Auswirkungen von Extrusionsgeschwindigkeit, Extrusionstemperatur und Extrusionsverhältnis beeinflusst. Unter ihnen wird das Extrusionsverhältnis hauptsächlich durch den Extrusionsdruck, die Produktionseffizienz und die Produktionsanlagen bestimmt. Wenn das Extrusionsverhältnis gering ist, ist die Legierungsdeformation gering und die Verfeinerung der Mikrostruktur ist nicht offensichtlich; Das Erhöhen des Extrusionsverhältnisses kann die Körner signifikant verfeinern, die grobe zweite Phase auflösen, eine gleichmäßige Mikrostruktur erhalten und die mechanischen Eigenschaften der Legierung verbessern.
6061 und 6063 Aluminiumlegierungen werden während des Extrusionsprozesses dynamischer Rekristallisation unterzogen. Wenn die Extrusionstemperatur konstant ist und das Extrusionsverhältnis zunimmt, nimmt die Korngröße ab, die Stärkungsphase ist fein dispergiert und die Zugfestigkeit und Dehnung der Legierung steigt entsprechend an. Mit zunehmendem Extrusionsverhältnis steigt jedoch auch die für den Extrusionsprozess erforderliche Extrusionskraft, was zu einem größeren thermischen Effekt führt, wodurch die innere Temperatur der Legierung zunimmt und die Leistung des Produkts abnimmt. Dieses Experiment untersucht die Wirkung des Extrusionsverhältnisses, insbesondere des großen Extrusionsverhältnisses, auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften von 6063 Aluminiumlegierung.
1 Experimentelle Materialien und Methoden
Das experimentelle Material beträgt 6063 Aluminiumlegierung, und die chemische Zusammensetzung ist in Tabelle 1 dargestellt. Die ursprüngliche Größe des Ingots beträgt φ55 mm × 165 mm und wird in einen Extrusions -Billet mit einer Größe von φ50 mm × 150 mm nach der Homogenisierung verarbeitet Behandlung bei 560 ℃ für 6 h. Der Billet ist auf 470 ℃ erhitzt und warm gehalten. Die Vorheizungstemperatur des Extrusionslaufs beträgt 420 ° und die Vorheiztemperatur der Form 450 ℃. Wenn die Extrusionsgeschwindigkeit (Extrusionsstabbewegungsgeschwindigkeit) V = 5 mm/s unverändert bleibt, werden 5 Gruppen verschiedener Extrusionsverhältnisstests durchgeführt, und die Extrusionsverhältnisse r sind 17 (entsprechend dem Dachmesser D = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) und 156 (d = 4 mm).
Tabelle 1 Chemische Zusammensetzungen von 6063 Al -Legierung (WT/%)
Nach dem Schleifpapierschleifen und dem mechanischen Polieren wurden die metallographischen Proben mit HF-Reagenz mit einer Volumenfraktion von 40% für etwa 25 s geätzt, und die metallographische Struktur der Proben wurde auf einem optischen Leica-5000-Mikroskop beobachtet. Eine Texturanalyse -Probe mit einer Größe von 10 mm × 10 mm wurde aus der Mitte des Längsabschnitts des extrudierten Stabes geschnitten, und es wurden mechanisches Schleifen und Ätzen durchgeführt, um die Oberflächenspannungsschicht zu entfernen. Die unvollständigen Pol-Figuren der drei Kristallebenen {111}, {200} und {220} der Probe wurden vom X'pert Pro MRD-Röntgenbeugungsanalysator des panalytischen Unternehmens gemessen und die Texturdaten wurden verarbeitet und analysiert nach X'pert Data View und X'pert Texture Software.
Das Zugproben der Gusslegierung wurde aus der Mitte des Ingots genommen, und das Zugproben wurde nach der Extrusion entlang der Extrusionsrichtung geschnitten. Die Größe der Messfläche betrug φ4 mm × 28 mm. Der Zugtest wurde unter Verwendung einer SANS CMT5105 -Universalmaterialtestmaschine mit einer Zugrate von 2 mm/min durchgeführt. Der Durchschnittswert der drei Standardproben wurde als mechanische Eigenschaftsdaten berechnet. Die Frakturmorphologie der Zugproben wurde unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops mit niedriger Magnifizierung (Quanta 2000, FEI, USA) beobachtet.
2 Ergebnisse und Diskussion
Abbildung 1 zeigt die metallographische Mikrostruktur der AS-Cast 6063-Aluminiumlegierung vor und nach der Homogenisierungsbehandlung. Wie in 1A gezeigt, variieren die α-Al-Körner in der AS-Cast-Mikrostruktur in der Größe, eine große Anzahl retikulärer β-AL9FE2SI2-Phasen an den Korngrenzen und eine große Anzahl körniger MG2SI-Phasen in den Körnern. Nachdem der Innenbot 560 ° C für 6 Stunden homogenisiert worden war, löste sich die eutektische Nichtgleichgewichtsphase zwischen den Legierungsdendriten allmählich, die in der Matrix gelösten Legierungselemente betrug die Mikrostruktur und die durchschnittliche Korngröße bei etwa 125 μm (Abbildung 1B ).
Vor der Homogenisierung
Nach der Uniformisierung der Behandlung bei 600 ° C für 6 Stunden
Abb.1 Metallographische Struktur der 6063 Aluminiumlegierung vor und nach der Homogenisierungsbehandlung
Abbildung 2 zeigt das Erscheinungsbild von 6063 Aluminiumlegierungsstangen mit unterschiedlichen Extrusionsverhältnissen. Wie in Abbildung 2 gezeigt, ist die Oberflächenqualität von 6063 Aluminiumlegierungsstäben, die mit unterschiedlichen Extrusionsverhältnissen extrudiert sind Extrusionsdefekte wie Risse und Schälen auf der Oberfläche des Stabs, was darauf hinweist Verhältnis.
Abb.2 Aussehen von 6063 Aluminiumlegierungsstäben mit unterschiedlichen Extrusionsverhältnissen
Abbildung 3 zeigt die metallographische Mikrostruktur des Längsabschnitts des 6063 Aluminiumlegierungsstangens mit unterschiedlichen Extrusionsverhältnissen. Die Kornstruktur des Balkens mit unterschiedlichen Extrusionsverhältnissen zeigt unterschiedliche Dehnung oder Verfeinerungsgrade. Wenn das Extrusionsverhältnis 17 beträgt, sind die ursprünglichen Körner entlang der Extrusionsrichtung verlängert, begleitet von der Bildung einer kleinen Anzahl von umkristallisierten Körnern, aber die Körner sind immer noch relativ grob, wobei eine durchschnittliche Korngröße von etwa 85 μm (Abbildung 3a) ; Wenn das Extrusionsverhältnis 25 beträgt, werden die Körner schlanker gezogen, die Anzahl der rekristallisierten Körner steigt und die durchschnittliche Korngröße nimmt auf etwa 71 μm ab (3B); Wenn das Extrusionsverhältnis 39 beträgt, mit Ausnahme einer geringen Anzahl deformierter Körner, besteht die Mikrostruktur im Wesentlichen aus äquienübergreifenden umkristallisierten Körnern ungleichmäßiger Größe mit einer durchschnittlichen Korngröße von etwa 60 μm (Abbildung 3C); Wenn das Extrusionsverhältnis 69 beträgt, ist der dynamische Rekristallisationsprozess im Wesentlichen abgeschlossen, die groben ursprünglichen Körner wurden vollständig in gleichmäßig strukturierte rekristallisierte Körner umgewandelt, und die durchschnittliche Korngröße wird auf etwa 41 μm verfeinert (Abbildung 3D); Wenn das Extrusionsverhältnis 156 beträgt und der volle Fortschritt des dynamischen Rekristallisationsprozesses ist, ist die Mikrostruktur gleichmäßiger und die Korngröße auf etwa 32 μm stark verfeinert (Abbildung 3E). Mit dem Anstieg des Extrusionsverhältnisses wird der dynamische Rekristallisationsprozess ausführlicher, die Legierungsmikrostruktur wird gleichmäßiger und die Korngröße ist signifikant verfeinert (Abbildung 3F).
Abb.3 Metallographische Struktur und Korngröße des Längsabschnitts von 6063 Aluminiumlegierungsstäben mit unterschiedlichen Extrusionsverhältnissen
Abbildung 4 zeigt die inversen Pol -Figuren von 6063 Aluminiumlegierungsstangen mit unterschiedlichen Extrusionsverhältnissen entlang der Extrusionsrichtung. Es ist ersichtlich, dass die Mikrostrukturen von Legierungsstäben mit unterschiedlichen Extrusionsverhältnissen eine offensichtliche bevorzugte Orientierung erzeugen. Wenn das Extrusionsverhältnis 17 beträgt, wird eine schwächere <115>+<100> Textur gebildet (Abbildung 4A); Wenn das Extrusionsverhältnis 39 beträgt, sind die Texturkomponenten hauptsächlich die stärkere <100> Textur und eine kleine Menge schwacher <115> Textur (Abbildung 4b); Wenn das Extrusionsverhältnis 156 beträgt, sind die Texturkomponenten die <100> Textur mit einer signifikant erhöhten Festigkeit, während die <115> Textur verschwindet (Abbildung 4C). Studien haben gezeigt, dass während der Extrusion und Zeichnung hauptsächlich <111> und <100> Drahttexturen aus den Gesichtszentren kubischen Metallen bilden. Sobald die Textur gebildet ist, zeigen die mechanischen Eigenschaften der Raumtemperatur der Legierung eine offensichtliche Anisotropie. Die Texturstärke nimmt mit dem Anstieg des Extrusionsverhältnisses zu, was darauf hinweist, dass die Anzahl der Körner in einer bestimmten Kristallrichtung parallel zur Extrusionsrichtung in der Legierung allmählich zunimmt, und die Längsfestigkeit der Legierung nimmt zu. Die Stärkung der Stärkung der Mechanismen von 6063 Aluminiumlegierung heißer Extrusionsmaterialien umfassen feinkörnige Verstärkung, Verstärkung des Versäumnisses, Texturverstärkung usw. im Bereich der in dieser experimentellen Studie verwendeten Prozessparameter, die das Extrusionsverhältnis erhöht.
Abb.4 Revers Pole Diagramm von 6063 Aluminiumlegierungsstäben mit unterschiedlichen Extrusionsverhältnissen entlang der Extrusionsrichtung
Abbildung 5 ist ein Histogramm der Zugeigenschaften von 6063 Aluminiumlegierung nach Deformation bei verschiedenen Extrusionsverhältnissen. Die Zugfestigkeit der Gusslegierung beträgt 170 MPa und die Verlängerung beträgt 10,4%. Die Zugfestigkeit und Dehnung der Legierung nach der Extrusion werden signifikant verbessert, und die Zugfestigkeit und Dehnung steigen mit zunehmender Extrusionsverhältnis allmählich an. Wenn das Extrusionsverhältnis 156 beträgt, erreicht die Zugfestigkeit und Dehnung der Legierung den Maximalwert, der 228 MPa bzw. 26,9% beträgt, was etwa 34% höher ist als die Zugfestigkeit der Gusslegierung bzw. etwa 158% höher als die Dehnung. Die Zugfestigkeit von 6063 Aluminiumlegierung, die durch ein großes Extrusionsverhältnis erhalten wird erhalten durch 1-Pass-ECAP-Extrusion von 6063 Aluminiumlegierung. Es ist ersichtlich, dass ein großes Extrusionsverhältnis die mechanischen Eigenschaften der Legierung bis zu einem gewissen Grad verbessern kann.
Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Legierung durch das Extrusionsverhältnis erfolgt hauptsächlich aus der Verfeinerung der Kornverfeinerung. Mit zunehmendem Extrusionsverhältnis werden die Körner verfeinert und die Versetzungsdichte zunimmt. Mehr Korngrenzen pro Flächeneinheit können die Bewegung von Versetzungen effektiv behindern, kombiniert mit der gegenseitigen Bewegung und Verstrickung von Versetzungen, wodurch die Stärke der Legierung verbessert wird. Je feiner die Körner, desto gewundener die Korngrenzen und die plastische Verformung in mehr Körnern verteilt werden, was der Bildung von Rissen nicht förderlich ist, geschweige denn die Ausbreitung von Rissen. Während des Bruchprozesses kann mehr Energie aufgenommen werden, wodurch die Plastizität der Legierung verbessert wird.
Abb.5 Zugeigenschaften von 6063 Aluminiumlegierung nach Gießen und Extrusion
Die Zugfrakturmorphologie der Legierung nach Deformation mit unterschiedlichen Extrusionsverhältnissen ist in Abbildung 6 dargestellt. In der Frakturmorphologie der AS-Cast-Probe wurden keine Grübchen gefunden , was darauf hinweist, dass der Zugfrakturmechanismus der As-Cast-Legierung hauptsächlich spröde Fraktur war. Die Frakturmorphologie der Legierung nach der Extrusion hat sich erheblich verändert, und die Fraktur besteht aus einer großen Anzahl von gleichwertigen Grübchen, was darauf hinweist, dass sich der Frakturmechanismus der Legierung nach der Extrusion von spröden Frakturen zu duktilem Fraktur verändert hat. Wenn das Extrusionsverhältnis klein ist, sind die Grübchen flach und die Grübchengröße groß und die Verteilung ungleichmäßig; Mit zunehmendem Extrusionsverhältnis erhöht sich die Anzahl der Grübchen, die Grübchengröße kleiner und die Verteilung gleichmäßig (Abbildung 6b ~ f), was bedeutet, dass die Legierung eine bessere Plastizität aufweist, was mit den obigen mechanischen Testergebnissen übereinstimmt.
3 Schlussfolgerung
In diesem Experiment wurden die Auswirkungen verschiedener Extrusionsverhältnisse auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften von 6063 Aluminiumlegierung unter der Bedingung analysiert, dass die Billetgröße, die Erwärmungstemperatur und die Extrusionsgeschwindigkeit unverändert blieben. Die Schlussfolgerungen sind wie folgt:
1) Dynamische Rekristallisation tritt während der heißen Extrusion in 6063 Aluminiumlegierung auf. Mit dem Zunahme des Extrusionsverhältnisses werden die Körner kontinuierlich verfeinert und die Körner entlang der Extrusionsrichtung in äquienübergreifende rekristallisierte Körner umgewandelt, und die Stärke der {100> -Drahtstruktur wird kontinuierlich erhöht.
2) Aufgrund der Auswirkung der Feinkornverstärkung werden die mechanischen Eigenschaften der Legierung mit dem Anstieg des Extrusionsverhältnisses verbessert. Innerhalb des Bereichs der Testparameter erreichen die Zugfestigkeit und Dehnung der Legierung die maximalen Werte von 228 MPa bzw. 26,9%, wenn das Extrusionsverhältnis 156 beträgt.
Abb.6 Zugfrakturmorphologien von 6063 Aluminiumlegierung nach Gießen und Extrusion
3) Die Frakturmorphologie des As-Cast-Probens besteht aus flachen Bereichen und Tränenkanten. Nach der Extrusion besteht die Fraktur aus einer großen Anzahl von gleichwertigen Grübchen, und der Frakturmechanismus wird von spröder Fraktur in duktile Fraktur transformiert.
Postzeit: November 2024
