6063 ალუმინის შენადნობი მიეკუთვნება დაბალი შენადნობის Al-Mg-Si სერიის სითბოს დამუშავებას ალუმინის შენადნობას. მას აქვს შესანიშნავი ექსტრუზიის ჩამოსხმის შესრულება, კარგი კოროზიის წინააღმდეგობა და ყოვლისმომცველი მექანიკური თვისებები. იგი ასევე ფართოდ გამოიყენება საავტომობილო ინდუსტრიაში მისი მარტივი დაჟანგვის შეღებვის გამო. მსუბუქი ავტომობილების ტენდენციის აჩქარებით, 6063 ალუმინის შენადნობის ექსტრუზიის მასალების გამოყენება საავტომობილო ინდუსტრიაში ასევე გაიზარდა.
წნეხილი მასალების მიკროსტრუქტურასა და თვისებებზე გავლენას ახდენს ექსტრუზიის სიჩქარის, ექსტრუზიის ტემპერატურისა და ექსტრუზიის თანაფარდობის კომბინირებული ეფექტი. მათ შორის, ექსტრუზიის კოეფიციენტი ძირითადად განისაზღვრება ექსტრუზიის წნევით, წარმოების ეფექტურობით და წარმოების აღჭურვილობით. როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი მცირეა, შენადნობის დეფორმაცია მცირეა და მიკროსტრუქტურის დახვეწა არ არის აშკარა; ექსტრუზიის კოეფიციენტის გაზრდამ შეიძლება მნიშვნელოვნად დახვეწოს მარცვლები, დაშალოს უხეში მეორე ფაზა, მიიღოს ერთიანი მიკროსტრუქტურა და გააუმჯობესოს შენადნობის მექანიკური თვისებები.
6061 და 6063 ალუმინის შენადნობები ექსტრუზიის პროცესში განიცდიან დინამიურ რეკრისტალიზაციას. როდესაც ექსტრუზიის ტემპერატურა მუდმივია, როდესაც ექსტრუზიის თანაფარდობა იზრდება, მარცვლის ზომა მცირდება, გამაგრების ფაზა წვრილად იშლება და შესაბამისად იზრდება შენადნობის დაჭიმვის სიმტკიცე და დრეკადობა; თუმცა, როგორც ექსტრუზიის კოეფიციენტი იზრდება, ექსტრუზიის პროცესისთვის საჭირო ექსტრუზიის ძალა ასევე იზრდება, რაც იწვევს უფრო დიდ თერმულ ეფექტს, იწვევს შენადნობის შიდა ტემპერატურის მატებას და პროდუქტის ეფექტურობის შემცირებას. ეს ექსპერიმენტი სწავლობს ექსტრუზიის თანაფარდობის, განსაკუთრებით დიდი ექსტრუზიის კოეფიციენტის ეფექტს 6063 ალუმინის შენადნობის მიკროსტრუქტურასა და მექანიკურ თვისებებზე.
1 ექსპერიმენტული მასალები და მეთოდები
ექსპერიმენტული მასალა არის 6063 ალუმინის შენადნობი, ხოლო ქიმიური შემადგენლობა ნაჩვენებია ცხრილში 1. ინგოტის თავდაპირველი ზომაა Φ55 მმ×165 მმ და ჰომოგენიზაციის შემდეგ მუშავდება ექსტრუზიულ ბილეტად ზომით Φ50 მმ×150 მმ. მკურნალობა 560 ℃ 6 საათის განმავლობაში. ბილეთი თბება 470 ℃ და ინახება თბილად. ექსტრუზიის ლულის წინასწარ გახურების ტემპერატურაა 420 ℃, ხოლო ყალიბის წინასწარ გახურების ტემპერატურა 450 ℃. როდესაც ექსტრუზიის სიჩქარე (ექსტრუზიის ღეროს გადაადგილების სიჩქარე) V=5 მმ/წმ უცვლელი რჩება, ტარდება სხვადასხვა ექსტრუზიის კოეფიციენტის ტესტების 5 ჯგუფი, ხოლო ექსტრუზიის კოეფიციენტები R არის 17 (შეესაბამება კადრის ხვრელის დიამეტრს D=12 მმ). 25 (D=10 მმ), 39 (D=8 მმ), 69 (D=6 მმ) და 156 (D=4 მმ).
ცხრილი 1 6063 Al შენადნობის ქიმიური შემადგენლობა (wt/%)
ქვიშის ქაღალდის დაფქვისა და მექანიკური გაპრიალების შემდეგ, მეტალოგრაფიული ნიმუშები დაფიქსირდა HF რეაგენტით 40% მოცულობითი ფრაქციის მქონე დაახლოებით 25 წმ, ხოლო ნიმუშების მეტალოგრაფიული სტრუქტურა დაფიქსირდა LEICA-5000 ოპტიკურ მიკროსკოპზე. ტექსტურის ანალიზის ნიმუში ზომით 10 მმ × 10 მმ მოჭრილი იქნა წნეხილი ღეროს გრძივი მონაკვეთის ცენტრიდან და განხორციელდა მექანიკური დაფქვა და გრავირება ზედაპირული დაძაბულობის ფენის მოსაშორებლად. ნიმუშის სამი კრისტალური სიბრტყის {111}, {200} და {220} არასრული ბოძების ფიგურები გაზომილი იყო PANalytical Company-ის X'Pert Pro MRD რენტგენის დიფრაქციული ანალიზატორით და ტექსტურის მონაცემები დამუშავდა და გაანალიზდა. X'Pert Data View და X'Pert Texture პროგრამული უზრუნველყოფის მიერ.
ჩამოსხმის შენადნობის დაჭიმვის ნიმუში აღებული იყო ზვიგენის ცენტრიდან, ხოლო დაჭიმვის ნიმუში ამოღებულია ექსტრუზიის მიმართულებით ექსტრუზიის შემდეგ. ლიანდაგის ფართობის ზომა იყო Φ4 მმ×28 მმ. დაჭიმვის ტესტი ჩატარდა SANS CMT5105 უნივერსალური მასალის ტესტირების აპარატის გამოყენებით 2 მმ/წთ დაჭიმვის სიჩქარით. სამი სტანდარტული ნიმუშის საშუალო მნიშვნელობა გამოითვალა როგორც მექანიკური თვისებების მონაცემები. დაჭიმვის ნიმუშების მოტეხილობის მორფოლოგია დაფიქსირდა დაბალი გადიდების სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით (Quanta 2000, FEI, აშშ).
2 შედეგები და დისკუსია
სურათი 1 გვიჩვენებს as-cast 6063 ალუმინის შენადნობის მეტალოგრაფიულ მიკროსტრუქტურას ჰომოგენიზაციის დამუშავებამდე და შემდეგ. როგორც ნახატ 1a-ზეა ნაჩვენები, ალფა-Al მარცვლები როგორც ჩამოსხმულ მიკროსტრუქტურაში განსხვავდება ზომით, დიდი რაოდენობით რეტიკულური β-Al9Fe2Si2 ფაზა გროვდება მარცვლის საზღვრებთან და დიდი რაოდენობით მარცვლოვანი Mg2Si ფაზები არსებობს მარცვლების შიგნით. მას შემდეგ, რაც ინგოტი ჰომოგენიზირებული იყო 560 ℃ ტემპერატურაზე 6 საათის განმავლობაში, შენადნობის დენდრიტებს შორის არაბალანსირებული ევტექტიკური ფაზა თანდათან დაიშალა, შენადნობის ელემენტები დაიშალა მატრიცაში, მიკროსტრუქტურა იყო ერთგვაროვანი და მარცვლის საშუალო ზომა იყო დაახლოებით 125 μm (სურათი 1b. ).
ჰომოგენიზაციამდე
ერთგვაროვანი დამუშავების შემდეგ 600°C ტემპერატურაზე 6 საათის განმავლობაში
სურ.1 6063 ალუმინის შენადნობის მეტალოგრაფიული სტრუქტურა ჰომოგენიზაციის დამუშავებამდე და შემდეგ
სურათი 2 გვიჩვენებს 6063 ალუმინის შენადნობის ზოლის გარეგნობას სხვადასხვა ექსტრუზიის კოეფიციენტებით. როგორც ნახაზი 2-ზეა ნაჩვენები, 6063 ალუმინის შენადნობის გისოსების ზედაპირის ხარისხი, რომლებიც დაწნეხებულია სხვადასხვა ექსტრუზიის კოეფიციენტებით, კარგია, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი გაიზარდა 156-მდე (შეესაბამება 48 მ/წთ ზოლის ამოწურვის სიჩქარეს), ჯერ კიდევ არ არის ექსტრუზიის დეფექტები, როგორიცაა ბზარები და აქერცვლა ზოლის ზედაპირზე, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ 6063 ალუმინის შენადნობას ასევე აქვს კარგი ექსტრუზიის ფორმირების კარგი შესრულება მაღალი სიჩქარით და დიდი ექსტრუზიის თანაფარდობით.
ნახ.2 6063 ალუმინის შენადნობის ღეროების გარეგნობა სხვადასხვა ექსტრუზიის კოეფიციენტებით
სურათი 3 გვიჩვენებს 6063 ალუმინის შენადნობის ზოლის გრძივი მონაკვეთის მეტალოგრაფიულ მიკროსტრუქტურას ექსტრუზიის სხვადასხვა შეფარდებით. წვერის მარცვლოვანი სტრუქტურა სხვადასხვა ექსტრუზიის კოეფიციენტებით აჩვენებს დრეკადობის ან დახვეწის სხვადასხვა ხარისხს. როდესაც ექსტრუზიის თანაფარდობა არის 17, ორიგინალური მარცვლები წაგრძელებულია ექსტრუზიის მიმართულებით, რასაც თან ახლავს მცირე რაოდენობის რეკრისტალიზებული მარცვლების წარმოქმნა, მაგრამ მარცვლები ჯერ კიდევ შედარებით უხეშია, მარცვლის საშუალო ზომით დაახლოებით 85 მკმ (სურათი 3a) ; როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი არის 25, მარცვლები უფრო თხელია, იზრდება რეკრისტალიზებული მარცვლების რაოდენობა და მარცვლის საშუალო ზომა მცირდება დაახლოებით 71 μm-მდე (სურათი 3b); როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი არის 39, გარდა მცირე რაოდენობის დეფორმირებული მარცვლებისა, მიკროსტრუქტურა ძირითადად შედგება არათანაბარი ზომის ექვიაქსიური რეკრისტალირებული მარცვლებისგან, საშუალო მარცვლის ზომით დაახლოებით 60 μm (სურათი 3c); როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი არის 69, დინამიური რეკრისტალიზაციის პროცესი ძირითადად დასრულებულია, უხეში ორიგინალური მარცვლები მთლიანად გარდაიქმნება ერთგვაროვნად სტრუქტურირებულ რეკრისტალიზებულ მარცვლებად და მარცვლის საშუალო ზომა დახვეწილია დაახლოებით 41 μm-მდე (სურათი 3d); როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი არის 156, დინამიური რეკრისტალიზაციის პროცესის სრული პროგრესით, მიკროსტრუქტურა უფრო ერთგვაროვანია და მარცვლის ზომა მნიშვნელოვნად დახვეწილია დაახლოებით 32 μm-მდე (სურათი 3e). ექსტრუზიის კოეფიციენტის მატებასთან ერთად, დინამიური რეკრისტალიზაციის პროცესი უფრო სრულად მიმდინარეობს, შენადნობის მიკროსტრუქტურა უფრო ერთგვაროვანი ხდება და მარცვლის ზომა მნიშვნელოვნად დახვეწილია (სურათი 3f).
ნახ.3 6063 ალუმინის შენადნობის ღეროების გრძივი მონაკვეთის მეტალოგრაფიული სტრუქტურა და მარცვლების ზომა სხვადასხვა ექსტრუზიის შეფარდებით
სურათი 4 გვიჩვენებს 6063 ალუმინის შენადნობის ზოლების ინვერსიული ბოძების ფიგურებს ექსტრუზიის სხვადასხვა თანაფარდობით ექსტრუზიის მიმართულებით. ჩანს, რომ შენადნობის ზოლების მიკროსტრუქტურები სხვადასხვა ექსტრუზიის კოეფიციენტებით აწარმოებენ აშკარა შეღავათიან ორიენტაციას. როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი არის 17, იქმნება უფრო სუსტი <115>+<100> ტექსტურა (სურათი 4a); როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი არის 39, ტექსტურის კომპონენტები ძირითადად არის უფრო ძლიერი <100> ტექსტურა და მცირე რაოდენობით სუსტი <115> ტექსტურა (სურათი 4b); როდესაც ექსტრუზიის თანაფარდობა არის 156, ტექსტურის კომპონენტებია <100> ტექსტურა მნიშვნელოვნად გაზრდილი სიმტკიცით, ხოლო <115> ტექსტურა ქრება (სურათი 4c). კვლევებმა აჩვენა, რომ სახეზე ორიენტირებული კუბური ლითონები ძირითადად ქმნიან <111> და <100> მავთულის ტექსტურებს ექსტრუზიისა და დახატვის დროს. ტექსტურის ჩამოყალიბების შემდეგ, შენადნობის ოთახის ტემპერატურის მექანიკური თვისებები აშკარა ანიზოტროპიას აჩვენებს. ტექსტურის სიძლიერე იზრდება ექსტრუზიის კოეფიციენტის მატებასთან ერთად, რაც მიუთითებს, რომ მარცვლების რაოდენობა გარკვეული კრისტალური მიმართულებით შენადნობაში ექსტრუზიის მიმართულების პარალელურად თანდათან იზრდება და შენადნობის გრძივი დაჭიმვის სიმტკიცე იზრდება. 6063 ალუმინის შენადნობის ცხელი ექსტრუზიის მასალების გამაგრების მექანიზმები მოიცავს წვრილი მარცვლის გამაგრებას, დისლოკაციის გამაგრებას, ტექსტურის გამაგრებას და ა.შ. ამ ექსპერიმენტულ კვლევაში გამოყენებული პროცესის პარამეტრების ფარგლებში, ექსტრუზიის კოეფიციენტის გაზრდას აქვს ხელშემწყობი ეფექტი ზემოთ გამაგრების მექანიზმებზე.
ნახ.4 6063 ალუმინის შენადნობის ღეროების საპირისპირო ბოძების დიაგრამა, ექსტრუზიის სხვადასხვა თანაფარდობით ექსტრუზიის მიმართულებით
სურათი 5 არის 6063 ალუმინის შენადნობის დაჭიმვის თვისებების ჰისტოგრამა დეფორმაციის შემდეგ სხვადასხვა ექსტრუზიის თანაფარდობით. ჩამოსხმის შენადნობის დაჭიმვის სიმტკიცეა 170 მპა და დრეკადობა 10,4%. შენადნობის დაჭიმვის სიმტკიცე და დრეკადობა ექსტრუზიის შემდეგ საგრძნობლად უმჯობესდება, დაჭიმვის სიმტკიცე და დრეკადობა თანდათან იზრდება ექსტრუზიის კოეფიციენტის მატებასთან ერთად. როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი არის 156, შენადნობის დაჭიმვის სიძლიერე და დრეკადობა აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას, რაც არის 228 მპა და 26,9%, შესაბამისად, რაც დაახლოებით 34% -ით მეტია თუჯის შენადნობის დაჭიმვის სიძლიერეზე და დაახლოებით 158% -ით მეტი. დრეკადობა. 6063 ალუმინის შენადნობის დაჭიმვის სიმტკიცე, რომელიც მიღებულია ექსტრუზიის დიდი თანაფარდობით, უახლოვდება ჭიმვის სიმტკიცის მნიშვნელობას (240 მპა), რომელიც მიიღება 4-გავლის თანაბარი არხის კუთხური ექსტრუზიით (ECAP), რაც ბევრად აღემატება დაჭიმვის სიძლიერის მნიშვნელობას (171.1 მპა). მიღებული 6063 ალუმინის შენადნობის 1-პასიანი ECAP ექსტრუზიით. ჩანს, რომ ექსტრუზიის დიდ თანაფარდობას შეუძლია გარკვეულწილად გააუმჯობესოს შენადნობის მექანიკური თვისებები.
შენადნობის მექანიკური თვისებების გაძლიერება ექსტრუზიის თანაფარდობით ძირითადად მარცვლეულის დახვეწის გაძლიერებით მოდის. ექსტრუზიის კოეფიციენტის მატებასთან ერთად მარცვლები იხვეწება და დისლოკაციის სიმკვრივე იზრდება. უფრო მეტ მარცვლოვან საზღვრებს ერთეულ ფართობზე შეუძლია ეფექტურად შეაფერხოს დისლოკაციების მოძრაობა, შერწყმულია დისლოკაციების ურთიერთ მოძრაობასთან და ჩახლართვასთან, რითაც აუმჯობესებს შენადნობის სიმტკიცეს. რაც უფრო წვრილადაა მარცვლები, მით უფრო დახრილია მარცვლის საზღვრები და პლასტიკური დეფორმაცია შეიძლება გაიფანტოს მეტ მარცვლებში, რაც არ არის ხელსაყრელი ბზარების წარმოქმნას, რომ აღარაფერი ვთქვათ ბზარების გამრავლებისთვის. მეტი ენერგია შეიძლება შეიწოვება მოტეხილობის პროცესში, რითაც აუმჯობესებს შენადნობის პლასტიურობას.
სურ.5 6063 ალუმინის შენადნობის დაჭიმვის თვისებები ჩამოსხმისა და ექსტრუზიის შემდეგ
შენადნობის დაჭიმვის მოტეხილობის მორფოლოგია დეფორმაციის შემდეგ სხვადასხვა ექსტრუზიის კოეფიციენტებით ნაჩვენებია ნახატზე 6. არ არის აღმოჩენილი ხვრელები ჩამოსხმული ნიმუშის მოტეხილობის მორფოლოგიაში (სურათი 6a) და მოტეხილობა ძირითადად შედგებოდა ბრტყელი უბნებისა და ჭრელი კიდეებისგან. , რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ჩამოსხმული შენადნობის დაჭიმვის მოტეხილობის მექანიზმი ძირითადად მყიფე მოტეხილობა იყო. შენადნობის მოტეხილობის მორფოლოგია ექსტრუზიის შემდეგ მნიშვნელოვნად შეიცვალა და მოტეხილობა შედგება დიდი რაოდენობით ტოლი ღრძილებისგან, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ შენადნობის მოტეხილობის მექანიზმი ექსტრუზიის შემდეგ შეიცვალა მყიფე მოტეხილობიდან დრეკად მოტეხილობამდე. როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი მცირეა, ხვრელები ზედაპირულია და დვრილის ზომა დიდია და განაწილება არათანაბარია; ექსტრუზიის კოეფიციენტის მატებასთან ერთად იზრდება ხვრელების რაოდენობა, ხვრელის ზომა უფრო მცირეა და განაწილება ერთგვაროვანია (სურათი 6b~f), რაც ნიშნავს, რომ შენადნობას აქვს უკეთესი პლასტიურობა, რაც შეესაბამება ზემოთ მოცემულ მექანიკური თვისებების ტესტის შედეგებს.
3 დასკვნა
ამ ექსპერიმენტში, სხვადასხვა ექსტრუზიის კოეფიციენტების ზემოქმედება 6063 ალუმინის შენადნობის მიკროსტრუქტურასა და თვისებებზე გაანალიზებული იყო იმ პირობით, რომ ბილეტის ზომა, შიგთავსის გათბობის ტემპერატურა და ექსტრუზიის სიჩქარე უცვლელი რჩებოდა. დასკვნები შემდეგია:
1) დინამიური რეკრისტალიზაცია ხდება 6063 ალუმინის შენადნობაში ცხელი ექსტრუზიის დროს. ექსტრუზიის კოეფიციენტის მატებასთან ერთად მარცვლები განუწყვეტლივ იხვეწება, ხოლო ექსტრუზიის მიმართულებით წაგრძელებული მარცვლები გარდაიქმნება ეკვაქსირებულ რეკრისტალიზებულ მარცვლებად და <100> მავთულის ტექსტურის სიმტკიცე განუწყვეტლივ იზრდება.
2) წვრილი მარცვლის გამაგრების ეფექტის გამო, შენადნობის მექანიკური თვისებები უმჯობესდება ექსტრუზიის კოეფიციენტის ზრდით. ტესტის პარამეტრების დიაპაზონში, როდესაც ექსტრუზიის კოეფიციენტი არის 156, შენადნობის დაჭიმვის სიმტკიცე და დრეკადობა აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობებს 228 მპა და 26.9%, შესაბამისად.
სურ.6 6063 ალუმინის შენადნობის დაჭიმვის მოტეხილობის მორფოლოგია ჩამოსხმისა და ექსტრუზიის შემდეგ
3) ჩამოსხმული ნიმუშის მოტეხილობების მორფოლოგია შედგება ბრტყელი უბნებისა და დახეული კიდეებისგან. ექსტრუზიის შემდეგ, მოტეხილობა შედგება დიდი რაოდენობით ტოლი დვრილისაგან და მოტეხილობის მექანიზმი გარდაიქმნება მყიფე მოტეხილობიდან დრეკად მოტეხილობამდე.
გამოქვეყნების დრო: ნოე-30-2024
