6063 סגסוגת אלומיניום שייכת לסגסוגת אלומיניום סדרת AL-MG-SI בעלת סגסוגת נמוך. יש לו ביצועי דפוס שחול מצוינים, עמידות בפני קורוזיה טובה ותכונות מכניות מקיפות. הוא נמצא בשימוש נרחב גם בתעשיית הרכב בגלל צבע החמצון הקל שלו. עם האצת המגמה של מכוניות קלות, היישום של 6063 חומרי שחול סגסוגת אלומיניום בתעשיית הרכב עלה עוד יותר.
המיקרו -מבנה ותכונותיהם של חומרים מוחצנים מושפעים מההשפעות המשולבות של מהירות שחול, טמפרטורת שחול ויחס שחול. ביניהם, יחס ההחלישה נקבע בעיקר על ידי לחץ שחול, יעילות הייצור וציוד הייצור. כאשר יחס ההחזר הוא קטן, עיוות הסגסוגת הוא קטן ועידון המיקרו -מבנה אינו ברור; הגדלת יחס ההחלישה יכולה לשכלל באופן משמעותי את הדגנים, לפרק את השלב השני הגס, להשיג מיקרו -מבנה אחיד ולשפר את התכונות המכניות של הסגסוגת.
6061 ו- 6063 סגסוגות אלומיניום עוברות התגבשות דינאמית במהלך תהליך שחול. כאשר טמפרטורת ההחלישה קבועה, ככל שיחס ההחלישה עולה, גודל התבואה יורד, שלב החיזוק מתפזר דק, והעוצמה המתיחה וההארכה של הסגסוגת עולה בהתאם; עם זאת, ככל שיחס ההחלישה עולה, גם כוח ההחלישה הנדרש לתהליך ההחלישה עולה, וגורם להשפעה תרמית גדולה יותר, וגורם לטמפרטורה הפנימית של הסגסוגת לעלות וביצוע המוצר לרדת. ניסוי זה חוקר את ההשפעה של יחס שחול, במיוחד יחס שחול גדול, על המיקרו -מבנה והתכונות המכניות של 6063 סגסוגת אלומיניום.
1 חומרים ושיטות ניסוי
החומר הניסוי הוא 6063 סגסוגת אלומיניום, וההרכב הכימי מוצג בטבלה 1. הגודל המקורי של המטיל הוא φ55 מ"מ × 165 מ"מ, והוא מעובד לחיזוי של גודל של φ50 מ"מ × 150 מ"מ לאחר הומוגניזציה טיפול ב 560 ℃ למשך 6 שעות. הצילום מחומם ל 470 ℃ ונשמר חם. טמפרטורת החימום של חבית החליטה היא 420 ℃, וטמפרטורת החימום של התבנית היא 450 ℃. כאשר מהירות שחול (מהירות הנעה של מוט השחזור) V = 5 מ"מ/ש 'נשארת ללא שינוי, 5 קבוצות של בדיקות יחס שחול שונות מתבצעות, ויחסי ההחזר R הם 17 (המתאימים לקוטר החור D = 12 מ"מ), 25 (d = 10 מ"מ), 39 (d = 8 מ"מ), 69 (d = 6 מ"מ), ו- 156 (d = 4 מ"מ).
טבלה 1 קומפוזיציות כימיות של 6063 AL סגסוגת (WT/%)
לאחר טחינה של נייר זכוכית וליטוש מכני, הדגימות המתכותיות נחרטו עם מגיב HF עם שבריר נפח של 40% לכ- 25 שניות, והמבנה המתכת של הדגימות נצפה במיקרוסקופ אופטי Leica-5000. מדגם ניתוח מרקם בגודל של 10 מ"מ × 10 מ"מ נחתך ממרכז החלק האורך של המוט המוחצן, ובוצעו טחינה ותחריט מכני כדי להסיר את שכבת הלחץ של פני השטח. דמויות המוט שלא הושלמו של שלושת מטוסי הקריסטל {111}, {200} ו- {220} של המדגם נמדדו על ידי מנתח דיפרקציה של ה- X′PER PRO MRD של החברה של החברה, ונתוני המרקם עובדו וניתחו על ידי תצוגת נתונים X′PERT ותוכנת טקסטורה X′PERT.
דגימת המתיחה של סגסוגת הצוות נלקחה ממרכז המטיל, ודגימת המתיחה נחתכה לאורך כיוון שחול לאחר שחול. גודל שטח המד היה φ4 מ"מ × 28 מ"מ. בדיקת המתיחה בוצעה באמצעות מכונת בדיקת חומרים אוניברסלית של SANS CMT5105 עם קצב מתיחה של 2 מ"מ/דקה. הערך הממוצע של שלושת הדגימות הסטנדרטיות חושב כנתוני המאפיין המכני. מורפולוגיית השבר של דגימות המתיחה נצפתה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סריקת סריקה נמוכה (QUANTA 2000, FEI, ארה"ב).
2 תוצאות ודיון
איור 1 מציג את המבנה המיקרו-מטלוגרפי של סגסוגת האלומיניום 6063 AS-Cast לפני ואחרי הטיפול בהומוגניזציה. כפי שמוצג באיור 1 א, גרגרי ה- α-Al במיקרו-מבנה AS-Cast משתנים בגודלם, מספר גדול של שלבי β-AL9FE2SI2 רשתית מתכנסים בגבולות התבואה, ומספר גדול של שלבי MG2SI גרגירים קיימים בתוך הדגנים. לאחר שהמילד הומוגניזציה של 560 ℃ למשך 6 שעות, השלב האוטקטטי שאינו שיווי משקל בין דנדריטים הסגסוגת התמוסס בהדרגה, אלמנטים הסגסוגת התמוססו למטריצה, המיקרו-מבנה היה אחיד, וגודל התבואה הממוצע היה בערך 125 מיקרומטר (איור 1 ב. ).
לפני הומוגניזציה
לאחר אחידת הטיפול בטמפרטורה של 600 מעלות צלזיוס למשך 6 שעות
איור 1 מבנה מטלוגרפי של 6063 סגסוגת אלומיניום לפני ואחרי הומוגניזציה
איור 2 מראה את המראה של 6063 סורגי סגסוגת אלומיניום עם יחסי שחול שונים. כפי שמוצג באיור 2, איכות פני השטח של 6063 מוטות סגסוגת אלומיניום המוחצנים ביחס שחול שונה היא טובה, במיוחד כאשר יחס ההחלישה מוגדל ל 156 (המתאים למהירות יציאת החליטה של 48 מ '/דקה), עדיין אין ליקויי שחול כמו סדקים וקילוף על פני המוט, מה שמצביע על כך של- 6063 סגסוגת אלומיניום יש גם שחול חם ויוצר ביצועים תחת מהירות גבוהה וחוליה גדולה יחס.
איור 2 מראה של 6063 מוטות סגסוגת אלומיניום עם יחסי שחול שונים
איור 3 מציג את המיקרו -מבנה המתכת של החלק האורך של מוט סגסוגת אלומיניום 6063 עם יחסי שחול שונים. מבנה התבואה של המוט עם יחסי שחול שונים מראה דרגות שונות של התארכות או עידון. כאשר יחס ההחלישה הוא 17, הדגנים המקוריים מוארכים לאורך כיוון שחול, מלווה בהיווצרות מספר קטן של דגנים מגובשים מחדש, אך הדגנים עדיין גסים יחסית, עם גודל תבואה ממוצע של כ 85 מיקרומטר (איור 3 א) ; כאשר יחס ההחלישה הוא 25, הדגנים נמשכים דלים יותר, מספר הדגנים המגובשים עולה, וגודל התבואה הממוצע יורד לכ- 71 מיקרומטר (איור 3 ב); כאשר יחס ההחלישה הוא 39, למעט מספר קטן של דגנים מעוותים, המיקרו -מבנה מורכב בעיקרון מדגנים מוגדרים מחדש בגודל לא אחיד, עם גודל תבואה ממוצע של כ- 60 מיקרומטר (איור 3 ג); כאשר יחס ההחלישה הוא 69, תהליך ההתגבשות הדינאמי הושלם בעצם, הדגנים המקוריים הגסים הפכו לחלוטין לדגנים מוגדרים מחדש באופן אחיד, וגודל התבואה הממוצע מעודן לכ- 41 מיקרומטר (איור 3D); כאשר יחס ההחזר הוא 156, עם התקדמות מלאה של תהליך ההתגבשות הדינאמי, המיקרו -מבנה אחיד יותר, וגודל התבואה מעודן מאוד לכ- 32 מיקרומטר (איור 3E). עם עליית יחס ההחלישה, תהליך ההתגבשות הדינאמי מתרחש באופן מלא יותר, מיקרו -מבנה הסגסוגת הופך להיות אחיד יותר, וגודל התבואה מעודן משמעותית (איור 3F).
איור 3 מבנה מטלוגרפי וגודל התבואה של החלק האורך של 6063 מוטות סגסוגת אלומיניום עם יחסי שחול שונים
איור 4 מציג את דמויות הקוטב ההפוך של 6063 מוטות סגסוגת אלומיניום עם יחסי שחול שונים לאורך כיוון שחול. ניתן לראות כי מבני המיקרו של מוטות סגסוגת עם יחסי שחול שונים כולם מייצרים אוריינטציה מועדפת ברורה. כאשר יחס ההחזר הוא 17, נוצר מרקם חלש יותר <115>+<100> (איור 4 א); כאשר יחס ההחזר הוא 39, רכיבי המרקם הם בעיקר המרקם <100> חזק יותר וכמות קטנה של מרקם <115> חלש (איור 4 ב); כאשר יחס ההחלישה הוא 156, רכיבי המרקם הם המרקם <100> עם חוזק מוגבר משמעותית, ואילו המרקם <115> נעלם (איור 4 ג). מחקרים הראו כי מתכות מעוקבות מרוכזות פנים נוצרות בעיקר <111> ו <100> מרקמי חוט במהלך שחול ורישום. לאחר יצירת המרקם, התכונות המכניות של טמפרטורת החדר של הסגסוגת מראות אניסוטרופיה ברורה. חוזק המרקם עולה עם עליית יחס ההחלישה, מה שמצביע על כך שמספר הדגנים בכיוון גביש מסוים במקביל לכיוון שחול בסגסוגת עולה בהדרגה, ועוצמת המתיחה האורך של הסגסוגת עולה. מנגנוני החיזוק של 6063 חומרי שחול חמים בסגסוגת אלומיניום כוללים חיזוק דגן עדין, חיזוק ניתוק, חיזוק מרקם וכו '. בטווח של פרמטרי התהליך המשמשים במחקר ניסיוני זה, הגדלת יחס ההחלישה משפיעה על קידום על מנגנוני החיזוק לעיל.
איור 4 תרשים מוט הפוך של 6063 מוטות סגסוגת אלומיניום עם יחסי שחול שונים לאורך כיוון שחול
איור 5 הוא היסטוגרמה של תכונות המתיחה של 6063 סגסוגת אלומיניום לאחר עיוות ביחס שחול שונה. חוזק המתיחה של סגסוגת צוות השחקנים הוא 170 מגפ"ס וההארכה היא 10.4%. חוזק המתיחה וההארכה של הסגסוגת לאחר שחול משופרים באופן משמעותי, וכוח המתיחה וההארכה גדלים בהדרגה עם עליית יחס ההחזר. כאשר יחס ההחלישה הוא 156, חוזק המתיחה וההארכה של הסגסוגת מגיעים לערך המקסימלי, שהם 228 מגה פיקס ההתארכות. חוזק המתיחה של 6063 סגסוגת אלומיניום המתקבלת על ידי יחס שחול גדול קרוב לערך חוזק המתיחה (240 MPa) המתקבל על ידי שחול זוויתי של 4 מעלות (ECAP), שהוא גבוה בהרבה מערך חוזק המתיחה (171.1 MPa) הושג על ידי שחול ECAP של 1 מעבר של 6063 סגסוגת אלומיניום. ניתן לראות כי יחס שחול גדול יכול לשפר את התכונות המכניות של הסגסוגת במידה מסוימת.
שיפור התכונות המכניות של יחס הסגסוגת לפי שחול נובע בעיקר מחיזוק חידוד התבואה. ככל שיחס ההשחשה עולה, הדגנים מעודנים וצפיפות הניתוק עולה. גבולות תבואה רבים יותר לאזור יחידה יכולים להפריע ביעילות לתנועת הניתוחים, בשילוב עם התנועה ההדדית וההסתבכות של הניתוחים, ובכך לשפר את חוזק הסגסוגת. ככל שהדגנים עדינים יותר, כך ניתן לפזר את גבולות התבואה מפותלים יותר, וניתן לפזר את העיוות הפלסטי בדגנים רבים יותר, שאינו תורם להיווצרות סדקים, קל וחומר להתפשטות הסדקים. ניתן לספוג יותר אנרגיה במהלך תהליך השבר, ובכך לשפר את הפלסטיות של הסגסוגת.
איור 5 מאפייני מתיחה של 6063 סגסוגת אלומיניום לאחר יציקה ושחול
המורפולוגיה של שבר המתיחה של הסגסוגת לאחר עיוות עם יחסי שחול שונים מוצגת באיור 6. לא נמצאו גומות במורפולוגיה של השבר של מדגם AS-Cast (איור 6 א), והשבר הורכב בעיקר מאזורים שטוחים וקצוות קורעים קרעים קורעים. , מה שמצביע על כך שמנגנון השבר המתיחה של סגסוגת AS-Cast היה בעיקר שבר שביר. המורפולוגיה של השבר של הסגסוגת לאחר שחול השתנתה באופן משמעותי, והשבר מורכב ממספר גדול של גומות שוויוניות, מה שמצביע על כך שמנגנון השבר של הסגסוגת לאחר שחול השתנה משבר שביר לשבר רקיע. כאשר יחס ההחזר הקטן, הגומות רדודות וגודל הגומה גדול, וההפצה אינה אחידה; ככל שיחס ההשחשה גדל, מספר הגומות גדל, גודל הגומה קטן יותר וההפצה אחידה (איור 6B ~ F), מה שאומר שלסגסוגת יש פלסטיות טובה יותר, התואמת את תוצאות הבדיקה של התכונות המכניות לעיל.
3 מסקנה
בניסוי זה נותחו ההשפעות של יחסי שחול שונים על המיקרו -מבנה ותכונות של 6063 סגסוגת אלומיניום בתנאי שגודל הצילום, טמפרטורת החימום והמהירות ההחזר נותרו ללא שינוי. המסקנות הן כדלקמן:
1) התגבשות דינמית מתרחשת בסגסוגת אלומיניום 6063 במהלך שחול חם. עם עליית יחס ההחלישה, הדגנים מעודנים ברציפות, והדגנים מוארכים לאורך כיוון ההחלישה הופכים לדגנים מגובשים שווים, וכוחו של מרקם החוט <100> מוגבר ברציפות.
2) בשל ההשפעה של חיזוק תבואה עדינה, התכונות המכניות של הסגסוגת משופרות עם עליית יחס ההחלישה. בטווח של פרמטרי הבדיקה, כאשר יחס ההחלישה הוא 156, חוזק המתיחה וההארכה של הסגסוגת מגיעים לערכים המקסימליים של 228 מגה ו -26.9%בהתאמה.
איור 6 מורפולוגיות שבר מתיחה של 6063 סגסוגת אלומיניום לאחר יציקה ושחזור
3) מורפולוגיית השבר של הדגימה היצודה מורכבת מאזורים שטוחים וקצוות דמעה. לאחר שחול, השבר מורכב ממספר גדול של גומות משוואות, ומנגנון השבר הופך משבר שביר לשבר רקיע.
זמן הודעה: נובמבר 30-2024
