Il-liga tal-aluminju 6063 tappartjeni għas-serje ta' liga tal-aluminju li tista' tiġi trattata bis-sħana Al-Mg-Si b'liga baxxa. Għandha prestazzjoni eċċellenti tal-iffurmar bl-estrużjoni, reżistenza tajba għall-korrużjoni u proprjetajiet mekkaniċi komprensivi. Hija wkoll użata ħafna fl-industrija tal-karozzi minħabba l-kulur faċli għall-ossidazzjoni tagħha. Bl-aċċelerazzjoni tax-xejra tal-karozzi ħfief, l-applikazzjoni tal-materjali tal-estrużjoni tal-liga tal-aluminju 6063 fl-industrija tal-karozzi żdiedet ukoll aktar.
Il-mikrostruttura u l-proprjetajiet tal-materjali estrużi huma affettwati mill-effetti kkombinati tal-veloċità tal-estrużjoni, it-temperatura tal-estrużjoni u l-proporzjon tal-estrużjoni. Fost dawn, il-proporzjon tal-estrużjoni huwa prinċipalment determinat mill-pressjoni tal-estrużjoni, l-effiċjenza tal-produzzjoni u t-tagħmir tal-produzzjoni. Meta l-proporzjon tal-estrużjoni jkun żgħir, id-deformazzjoni tal-liga tkun żgħira u r-raffinar tal-mikrostruttura ma jkunx ovvju; iż-żieda fil-proporzjon tal-estrużjoni tista' tirfina b'mod sinifikanti l-qmuħ, tkisser it-tieni fażi oħxon, tikseb mikrostruttura uniformi, u ttejjeb il-proprjetajiet mekkaniċi tal-liga.
Il-ligi tal-aluminju 6061 u 6063 jgħaddu minn rikristallizzazzjoni dinamika matul il-proċess ta' estrużjoni. Meta t-temperatura tal-estrużjoni tkun kostanti, hekk kif il-proporzjon tal-estrużjoni jiżdied, id-daqs tal-qamħ jonqos, il-fażi tat-tisħiħ tiġi mxerrda fin, u s-saħħa tat-tensjoni u t-titwil tal-liga jiżdiedu kif xieraq; madankollu, hekk kif il-proporzjon tal-estrużjoni jiżdied, il-forza tal-estrużjoni meħtieġa għall-proċess ta' estrużjoni tiżdied ukoll, u tikkawża effett termali akbar, li jikkawża li t-temperatura interna tal-liga tiżdied, u l-prestazzjoni tal-prodott tonqos. Dan l-esperiment jistudja l-effett tal-proporzjon tal-estrużjoni, speċjalment proporzjon kbir ta' estrużjoni, fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-liga tal-aluminju 6063.
1 Materjali u metodi sperimentali
Il-materjal sperimentali huwa liga tal-aluminju 6063, u l-kompożizzjoni kimika hija murija fit-Tabella 1. Id-daqs oriġinali tal-ingott huwa Φ55 mm × 165 mm, u jiġi pproċessat f'billetta ta' estrużjoni b'daqs ta' Φ50 mm × 150 mm wara trattament ta' omoġenizzazzjoni f'560 ℃ għal 6 sigħat. Il-billetta tissaħħan sa 470 ℃ u tinżamm sħuna. It-temperatura ta' pretisħin tal-kanna tal-estrużjoni hija 420 ℃, u t-temperatura ta' pretisħin tal-moffa hija 450 ℃. Meta l-veloċità tal-estrużjoni (veloċità tal-moviment tal-virga tal-estrużjoni) V = 5 mm/s tibqa' l-istess, jitwettqu 5 gruppi ta' testijiet ta' proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti, u l-proporzjonijiet tal-estrużjoni R huma 17 (li jikkorrispondu għad-dijametru tat-toqba tad-die D = 12 mm), 25 (D = 10 mm), 39 (D = 8 mm), 69 (D = 6 mm), u 156 (D = 4 mm).
Tabella 1 Kompożizzjonijiet kimiċi tal-liga 6063 Al (piż/%)
Wara t-tħin tal-karta tal-ħmieġ u l-illustrar mekkaniku, il-kampjuni metallografiċi ġew imnaqqxa bir-reaġent HF b'frazzjoni tal-volum ta' 40% għal madwar 25 sekonda, u l-istruttura metallografika tal-kampjuni ġiet osservata fuq mikroskopju ottiku LEICA-5000. Kampjun tal-analiżi tan-nisġa b'daqs ta' 10 mm × 10 mm inqata' miċ-ċentru tas-sezzjoni lonġitudinali tal-virga estruża, u t-tħin u l-inċiżjoni mekkanika twettqu biex jitneħħa s-saff tal-istress tal-wiċċ. Il-figuri tal-poli mhux kompluti tat-tliet pjani tal-kristall {111}, {200}, u {220} tal-kampjun tkejlu bl-analizzatur tad-diffrazzjoni tar-raġġi-X X′Pert Pro MRD tal-Kumpanija PANalytical, u d-dejta tan-nisġa ġiet ipproċessata u analizzata permezz tas-softwer X′Pert Data View u X′Pert Texture.
Il-kampjun tat-tensjoni tal-liga fonduta ttieħed miċ-ċentru tal-ingott, u l-kampjun tat-tensjoni nqata’ tul id-direzzjoni tal-estrużjoni wara l-estrużjoni. Id-daqs taż-żona tal-kejl kien Φ4 mm × 28 mm. It-test tat-tensjoni twettaq bl-użu ta’ magna universali għall-ittestjar tal-materjali SANS CMT5105 b’rata tat-tensjoni ta’ 2 mm/min. Il-valur medju tat-tliet kampjuni standard ġie kkalkulat bħala d-dejta tal-proprjetà mekkanika. Il-morfoloġija tal-ksur tal-kampjuni tat-tensjoni ġiet osservata bl-użu ta’ mikroskopju elettroniku tal-iskannjar b’ingrandiment baxx (Quanta 2000, FEI, USA).
2 Riżultati u diskussjoni
Figura 1 turi l-mikrostruttura metallografika tal-liga tal-aluminju 6063 kif ikkastjata qabel u wara t-trattament ta' omoġenizzazzjoni. Kif muri fil-Figura 1a, il-qmuħ α-Al fil-mikrostruttura kif ikkastjata jvarjaw fid-daqs, numru kbir ta' fażijiet retikulari β-Al9Fe2Si2 jinġabru fil-konfini tal-qmuħ, u numru kbir ta' fażijiet granulari Mg2Si jeżistu ġewwa l-qmuħ. Wara li l-ingott ġie omoġenizzat f'560 ℃ għal 6 sigħat, il-fażi ewtettika mhux f'ekwilibriju bejn id-dendriti tal-liga nħallet gradwalment, l-elementi tal-liga nħallu fil-matriċi, il-mikrostruttura kienet uniformi, u d-daqs medju tal-qmuħ kien ta' madwar 125 μm (Figura 1b).
Qabel l-omoġenizzazzjoni
Wara t-trattament uniformizzanti f'600°C għal 6 sigħat
Fig.1 Struttura metallografika tal-liga tal-aluminju 6063 qabel u wara t-trattament ta' omoġenizzazzjoni
Il-Figura 2 turi d-dehra tal-vireg tal-liga tal-aluminju 6063 b'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti. Kif muri fil-Figura 2, il-kwalità tal-wiċċ tal-vireg tal-liga tal-aluminju 6063 estrużi b'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti hija tajba, speċjalment meta l-proporzjon ta' estrużjoni jiżdied għal 156 (li jikkorrispondi għall-veloċità tal-ħruġ tal-estrużjoni tal-vireg ta' 48 m/min), xorta ma jkun hemm l-ebda difetti ta' estrużjoni bħal xquq u tqaxxir fuq il-wiċċ tal-vireg, li jindika li l-liga tal-aluminju 6063 għandha wkoll prestazzjoni tajba ta' formazzjoni ta' estrużjoni sħuna taħt veloċità għolja u proporzjon ta' estrużjoni kbir.
Fig.2 Dehra ta' vireg tal-liga tal-aluminju 6063 b'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti
Figura 3 turi l-mikrostruttura metallografika tas-sezzjoni lonġitudinali tal-bar tal-liga tal-aluminju 6063 b'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti. L-istruttura tal-qamħ tal-bar b'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti turi gradi differenti ta' titwil jew raffinament. Meta l-proporzjon ta' estrużjoni huwa 17, il-qamħ oriġinali jiġi mtawwal tul id-direzzjoni tal-estrużjoni, akkumpanjat mill-formazzjoni ta' numru żgħir ta' qamħ rikristallizzati, iżda l-qamħ xorta jibqa' relattivament oħxon, b'daqs medju tal-qamħ ta' madwar 85 μm (Figura 3a); meta l-proporzjon ta' estrużjoni huwa 25, il-qamħ jinġibed irqaq, in-numru ta' qamħ rikristallizzati jiżdied, u d-daqs medju tal-qamħ jonqos għal madwar 71 μm (Figura 3b); meta l-proporzjon ta' estrużjoni huwa 39, ħlief għal numru żgħir ta' qamħ deformati, il-mikrostruttura hija bażikament magħmula minn qamħ rikristallizzat ekwiassi ta' daqs irregolari, b'daqs medju tal-qamħ ta' madwar 60 μm (Figura 3c); Meta l-proporzjon ta' estrużjoni jkun 69, il-proċess ta' rikristallizzazzjoni dinamika jkun bażikament komplut, il-qmuħ oriġinali oħxon ikunu ġew trasformati kompletament fi qmuħ rikristallizzati strutturati b'mod uniformi, u d-daqs medju tal-qamħ jiġi raffinat għal madwar 41 μm (Figura 3d); meta l-proporzjon ta' estrużjoni jkun 156, bil-progress sħiħ tal-proċess ta' rikristallizzazzjoni dinamika, il-mikrostruttura tkun aktar uniformi, u d-daqs tal-qamħ jiġi raffinat ħafna għal madwar 32 μm (Figura 3e). Biż-żieda fil-proporzjon ta' estrużjoni, il-proċess ta' rikristallizzazzjoni dinamika jipproċedi b'mod aktar sħiħ, il-mikrostruttura tal-liga ssir aktar uniformi, u d-daqs tal-qamħ jiġi raffinat b'mod sinifikanti (Figura 3f).
Fig.3 Struttura metallografika u daqs tal-qamħ tas-sezzjoni lonġitudinali ta' vireg tal-liga tal-aluminju 6063 b'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti
Figura 4 turi l-figuri tal-poli inversi tal-vireg tal-liga tal-aluminju 6063 b'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti tul id-direzzjoni tal-estrużjoni. Jista' jidher li l-mikrostrutturi tal-vireg tal-liga b'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti kollha jipproduċu orjentazzjoni preferenzjali ovvja. Meta l-proporzjon ta' estrużjoni huwa 17, tiġi ffurmata tessut <115> + <100> aktar dgħajjef (Figura 4a); meta l-proporzjon ta' estrużjoni huwa 39, il-komponenti tan-nisġa huma prinċipalment in-nisġa <100> aktar b'saħħitha u ammont żgħir ta' tessut <115> dgħajjef (Figura 4b); meta l-proporzjon ta' estrużjoni huwa 156, il-komponenti tan-nisġa huma n-nisġa <100> b'saħħa miżjuda b'mod sinifikanti, filwaqt li n-nisġa <115> tisparixxi (Figura 4c). Studji wrew li metalli kubiċi ċċentrati fuq il-wiċċ prinċipalment jiffurmaw tessuti tal-wajer <111> u <100> waqt l-estrużjoni u t-tpinġija. Ladarba jiġi ffurmat in-nisġa, il-proprjetajiet mekkaniċi tat-temperatura tal-kamra tal-liga juru anisotropija ovvja. Is-saħħa tan-nisġa tiżdied biż-żieda tal-proporzjon tal-estrużjoni, li jindika li n-numru ta' qmuħ f'ċerta direzzjoni tal-kristall parallela mad-direzzjoni tal-estrużjoni fil-liga jiżdied gradwalment, u s-saħħa tat-tensjoni lonġitudinali tal-liga tiżdied. Il-mekkaniżmi ta' tisħiħ tal-materjali ta' estrużjoni sħuna tal-liga tal-aluminju 6063 jinkludu tisħiħ tal-qamħ fin, tisħiħ tad-dislokazzjoni, tisħiħ tan-nisġa, eċċ. Fil-firxa tal-parametri tal-proċess użati f'dan l-istudju sperimentali, iż-żieda fil-proporzjon tal-estrużjoni għandha effett ta' promozzjoni fuq il-mekkaniżmi ta' tisħiħ ta' hawn fuq.
Fig.4 Dijagramma tal-pol invers ta' vireg tal-liga tal-aluminju 6063 b'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti tul id-direzzjoni tal-estrużjoni
Figura 5 hija istogramma tal-proprjetajiet tat-tensjoni tal-liga tal-aluminju 6063 wara deformazzjoni f'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti. Is-saħħa tat-tensjoni tal-liga fonduta hija ta' 170 MPa u t-titwil huwa ta' 10.4%. Is-saħħa tat-tensjoni u t-titwil tal-liga wara l-estrużjoni jitjiebu b'mod sinifikanti, u s-saħħa tat-tensjoni u t-titwil jiżdiedu gradwalment biż-żieda tal-proporzjon ta' estrużjoni. Meta l-proporzjon ta' estrużjoni jkun ta' 156, is-saħħa tat-tensjoni u t-titwil tal-liga jilħqu l-valur massimu, li huma 228 MPa u 26.9%, rispettivament, li huwa madwar 34% ogħla mis-saħħa tat-tensjoni tal-liga fonduta u madwar 158% ogħla mit-titwil. Is-saħħa tat-tensjoni tal-liga tal-aluminju 6063 miksuba b'proporzjon ta' estrużjoni kbir hija qrib il-valur tas-saħħa tat-tensjoni (240 MPa) miksub permezz ta' estrużjoni angolari b'kanal ugwali ta' 4 passaġġi (ECAP), li huwa ħafna ogħla mill-valur tas-saħħa tat-tensjoni (171.1 MPa) miksub permezz ta' estrużjoni ECAP ta' passaġġ wieħed tal-liga tal-aluminju 6063. Jidher li proporzjon kbir ta' estrużjoni jista' jtejjeb il-proprjetajiet mekkaniċi tal-liga sa ċertu punt.
It-titjib tal-proprjetajiet mekkaniċi tal-liga permezz tal-proporzjon tal-estrużjoni ġej prinċipalment mit-tisħiħ tar-raffinar tal-qamħ. Hekk kif il-proporzjon tal-estrużjoni jiżdied, il-qamħ jiġi raffinat u d-densità tad-dislokazzjoni tiżdied. Aktar konfini tal-qamħ għal kull unità ta' erja jistgħu effettivament ifixklu l-moviment tad-dislokazzjonijiet, flimkien mal-moviment reċiproku u t-tħabbil tad-dislokazzjonijiet, u b'hekk itejbu s-saħħa tal-liga. Iktar ma jkunu fini l-qamħ, iktar ikunu tortużi l-konfini tal-qamħ, u d-deformazzjoni tal-plastik tista' tinfirex f'aktar qamħ, li ma twassalx għall-formazzjoni ta' xquq, aħseb u ara għall-propagazzjoni tax-xquq. Aktar enerġija tista' tiġi assorbita matul il-proċess tal-ksur, u b'hekk tittejjeb il-plastiċità tal-liga.
Fig.5 Proprjetajiet tat-tensjoni tal-liga tal-aluminju 6063 wara l-ikkastjar u l-estrużjoni
Il-morfoloġija tal-frattura tensili tal-liga wara d-deformazzjoni b'proporzjonijiet ta' estrużjoni differenti hija murija fil-Figura 6. Ma nstabu l-ebda ħofor fil-morfoloġija tal-frattura tal-kampjun kif ikkastjat (Figura 6a), u l-frattura kienet magħmula prinċipalment minn żoni ċatti u truf tat-tiċrit, li jindika li l-mekkaniżmu tal-frattura tensili tal-liga kif ikkastjat kien prinċipalment frattura fraġli. Il-morfoloġija tal-frattura tal-liga wara l-estrużjoni nbidlet b'mod sinifikanti, u l-frattura hija magħmula minn numru kbir ta' ħofor ekwiassiali, li jindika li l-mekkaniżmu tal-frattura tal-liga wara l-estrużjoni nbidel minn frattura fraġli għal frattura duttili. Meta l-proporzjon tal-estrużjoni jkun żgħir, id-ħofor ikunu baxxi u d-daqs tad-ħofor ikun kbir, u d-distribuzzjoni tkun irregolari; hekk kif il-proporzjon tal-estrużjoni jiżdied, in-numru ta' ħofor jiżdied, id-daqs tad-ħofor ikun iżgħar u d-distribuzzjoni tkun uniformi (Figura 6b~f), li jfisser li l-liga għandha plastiċità aħjar, li hija konsistenti mar-riżultati tat-test tal-proprjetajiet mekkaniċi ta' hawn fuq.
3 Konklużjoni
F'dan l-esperiment, l-effetti ta' proporzjonijiet differenti ta' estrużjoni fuq il-mikrostruttura u l-proprjetajiet tal-liga tal-aluminju 6063 ġew analizzati bil-kundizzjoni li d-daqs tal-billetta, it-temperatura tat-tisħin tal-ingott u l-veloċità tal-estrużjoni baqgħu l-istess. Il-konklużjonijiet huma kif ġej:
1) Ir-rikristallizzazzjoni dinamika sseħħ fil-liga tal-aluminju 6063 waqt l-estrużjoni bis-sħana. Biż-żieda tal-proporzjon tal-estrużjoni, il-qmuħ jiġu raffinati kontinwament, u l-qmuħ imtawla tul id-direzzjoni tal-estrużjoni jiġu trasformati fi qmuħ rikristallizzati ekwiassiali, u s-saħħa tan-nisġa tal-wajer <100> tiżdied kontinwament.
2) Minħabba l-effett tat-tisħiħ tal-qamħ fin, il-proprjetajiet mekkaniċi tal-liga jitjiebu biż-żieda tal-proporzjon tal-estrużjoni. Fil-medda tal-parametri tat-test, meta l-proporzjon tal-estrużjoni jkun 156, is-saħħa tat-tensjoni u t-titwil tal-liga jilħqu l-valuri massimi ta' 228 MPa u 26.9%, rispettivament.
Fig.6 Morfoloġiji tal-ksur tat-tensjoni tal-liga tal-aluminju 6063 wara l-ikkastjar u l-estrużjoni
3) Il-morfoloġija tal-ksur tal-kampjun kif ikkastjat hija magħmula minn żoni ċatti u truf tad-dmugħ. Wara l-estrużjoni, il-ksur huwa magħmul minn numru kbir ta' ħofor ekwiassiali, u l-mekkaniżmu tal-ksur jinbidel minn ksur fraġli għal ksur duttili.
Ħin tal-posta: 30 ta' Novembru 2024
