6063 La aleación de aluminio pertenece a la aleación de aluminio de aluminio de aluminio de alumno de calor Al-MG-SI de baja aleación. Tiene un excelente rendimiento de moldeo por extrusión, buena resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas integrales. También se usa ampliamente en la industria automotriz debido a su fácil coloración de oxidación. Con la aceleración de la tendencia de los automóviles livianos, la aplicación de 6063 materiales de extrusión de aleación de aluminio en la industria automotriz también ha aumentado aún más.
La microestructura y las propiedades de los materiales extruidos se ven afectados por los efectos combinados de la velocidad de extrusión, la temperatura de extrusión y la relación de extrusión. Entre ellos, la relación de extrusión está determinada principalmente por la presión de extrusión, la eficiencia de producción y los equipos de producción. Cuando la relación de extrusión es pequeña, la deformación de la aleación es pequeña y el refinamiento de la microestructura no es obvio; El aumento de la relación de extrusión puede refinar significativamente los granos, romper la segunda fase gruesa, obtener una microestructura uniforme y mejorar las propiedades mecánicas de la aleación.
Las aleaciones de aluminio 6061 y 6063 sufren una recristalización dinámica durante el proceso de extrusión. Cuando la temperatura de extrusión es constante, a medida que aumenta la relación de extrusión, el tamaño del grano disminuye, la fase de fortalecimiento se dispersa finamente y la resistencia a la tracción y la alargamiento de la aleación aumentan en consecuencia; Sin embargo, a medida que aumenta la relación de extrusión, la fuerza de extrusión requerida para el proceso de extrusión también aumenta, lo que provoca un mayor efecto térmico, lo que hace que la temperatura interna de la aleación aumente y disminuya el rendimiento del producto. Este experimento estudia el efecto de la relación de extrusión, especialmente la relación de extrusión grande, en la microestructura y las propiedades mecánicas de la aleación de aluminio 6063.
1 Materiales y métodos experimentales
El material experimental es 6063 aleación de aluminio, y la composición química se muestra en la Tabla 1. El tamaño original del lingote es φ55 mm × 165 mm, y se procesa en un tocho de extrusión con un tamaño de φ50 mm × 150 mm después de la homogeneización tratamiento a 560 ℃ durante 6 h. El tocho se calienta a 470 ℃ y se mantiene caliente. La temperatura de precalentamiento del barril de extrusión es de 420 ℃, y la temperatura de precalentamiento del moho es 450 ℃. Cuando la velocidad de extrusión (velocidad de movimiento de la varilla de extrusión) V = 5 mm/s permanece sin cambios, se llevan a cabo 5 grupos de diferentes pruebas de relación de extrusión, y las relaciones de extrusión son 17 (correspondientes al diámetro del orificio de la matriz d = 12 mm), 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) y 156 (d = 4 mm).
Tabla 1 Composiciones químicas de 6063 Al aleación (WT/%)
Después de la molienda de papel de lija y el pulido mecánico, las muestras metalográficas se grabaron con reactivo de HF con una fracción de volumen del 40% durante aproximadamente 25 s, y la estructura metalográfica de las muestras se observó en un microscopio óptico Leica-5000. Se cortó una muestra de análisis de textura con un tamaño de 10 mm × 10 mm del centro de la sección longitudinal de la varilla extruida, y se realizó molienda y grabado mecánicos para eliminar la capa de tensión superficial. Las figuras de polos incompletas de los tres planos de cristal {111}, {200} y {220} de la muestra se midieron mediante el analizador de difracción de rayos X X'pert Pro MRD de la compañía panalítica, y los datos de textura se procesaron y analizaron por X′SPERT DATA VISTA y SOFTWARE X′PERT TEXTURE.
El espécimen de tracción de la aleación de fundición se tomó del centro del lingote, y la muestra de tracción se cortó a lo largo de la dirección de extrusión después de la extrusión. El tamaño del área del medidor fue de φ4 mm × 28 mm. La prueba de tracción se realizó utilizando una máquina de prueba de material universal SANS CMT5105 con una velocidad de tracción de 2 mm/min. El valor promedio de las tres muestras estándar se calculó como datos de propiedad mecánica. La morfología de la fractura de las muestras de tracción se observó utilizando un microscopio electrónico de barrido de baja magnificación (Quanta 2000, FEI, EE. UU.).
2 resultados y discusión
La Figura 1 muestra la microestructura metalográfica de la aleación de aluminio 6063 AS-CAST antes y después del tratamiento de homogeneización. Como se muestra en la Figura 1A, los granos α-AL en la microestructura de casta varían en tamaño, una gran cantidad de fases β-Al9FE2SI2 reticulares se reúnen en los límites de grano, y existen una gran cantidad de fases MG2SI granulares dentro de los granos. Después de que el lingote se homogeneizó a 560 ℃ durante 6 h, la fase eutéctica sin equilibrio entre las dendritas de aleación se disuelve gradualmente, los elementos de aleación disueltos en la matriz, la microestructura era uniforme y el tamaño promedio de grano era de aproximadamente 125 μM (Figura 1B (Figura 1B (Figura 1B (Figura 1B (Figura 1B (Figura 1B (Figura 1B (Figura 1B (Figura 1B (Figura 1B (Figura 1B (Figura 1B ).
Antes de la homogeneización
Después de uniformar el tratamiento a 600 ° C durante 6 horas
Fig.1 Estructura metalográfica de 6063 aleación de aluminio antes y después del tratamiento de homogeneización
La Figura 2 muestra la aparición de 6063 barras de aleación de aluminio con diferentes relaciones de extrusión. Como se muestra en la Figura 2, la calidad de la superficie de 6063 barras de aleación de aluminio extruidas con diferentes relaciones de extrusión es buena, especialmente cuando la relación de extrusión aumenta a 156 (correspondiente a la velocidad de salida de extrusión de la barra de 48 m/min), todavía no hay Los defectos de extrusión, como las grietas y el pelado en la superficie de la barra, lo que indica que la aleación de aluminio 6063 también tiene un buen rendimiento de formación de extrusión en caliente bajo alta velocidad y una gran relación de extrusión.
Fig.2 Apariencia de 6063 varillas de aleación de aluminio con diferentes relaciones de extrusión
La Figura 3 muestra la microestructura metalográfica de la sección longitudinal de la barra de aleación de aluminio 6063 con diferentes relaciones de extrusión. La estructura de grano de la barra con diferentes relaciones de extrusión muestra diferentes grados de alargamiento o refinamiento. Cuando la relación de extrusión es de 17, los granos originales se alargan a lo largo de la dirección de extrusión, acompañados de la formación de un pequeño número de granos recristalizados, pero los granos aún son relativamente gruesos, con un tamaño de grano promedio de aproximadamente 85 μm (Figura 3A) ; Cuando la relación de extrusión es de 25, los granos se extraen más delgados, el número de granos recristalizados aumenta y el tamaño promedio de grano disminuye a aproximadamente 71 μm (Figura 3B); Cuando la relación de extrusión es 39, excepto por un pequeño número de granos deformados, la microestructura está básicamente compuesta de granos recristalizados equiaxados de tamaño desigual, con un tamaño de grano promedio de aproximadamente 60 μm (Figura 3C); Cuando la relación de extrusión es 69, el proceso de recristalización dinámica se completa básicamente, los granos originales gruesos se han transformado por completo en granos recristalizados estructurados uniformemente, y el tamaño promedio de grano se refina a aproximadamente 41 μm (Figura 3D); Cuando la relación de extrusión es 156, con el progreso completo del proceso de recristalización dinámica, la microestructura es más uniforme y el tamaño del grano se refina en gran medida a aproximadamente 32 μm (Figura 3E). Con el aumento de la relación de extrusión, el proceso de recristalización dinámica continúa más completamente, la microestructura de aleación se vuelve más uniforme y el tamaño del grano se refina significativamente (Figura 3F).
Fig.3 Estructura metalográfica y tamaño de grano de la sección longitudinal de 6063 varillas de aleación de aluminio con diferentes relaciones de extrusión
La Figura 4 muestra las figuras de polos inversos de 6063 barras de aleación de aluminio con diferentes relaciones de extrusión a lo largo de la dirección de extrusión. Se puede ver que las microestructuras de las barras de aleación con diferentes relaciones de extrusión producen una orientación preferencial obvia. Cuando la relación de extrusión es 17, se forma una textura <1115>+<100> más débil (Figura 4A); Cuando la relación de extrusión es 39, los componentes de textura son principalmente la textura <100> más fuerte y una pequeña cantidad de textura <115> débil (Figura 4B); Cuando la relación de extrusión es 156, los componentes de textura son la textura <100> con una fuerza significativamente mayor, mientras que la textura <115> desaparece (Figura 4C). Los estudios han demostrado que los metales cúbicos centrados en la cara se forman principalmente <111> y <100> texturas de alambre durante la extrusión y el dibujo. Una vez que se forma la textura, las propiedades mecánicas de temperatura ambiente de la aleación muestran anisotropía obvia. La resistencia de la textura aumenta con el aumento de la relación de extrusión, lo que indica que el número de granos en una cierta dirección de cristal es paralela a la dirección de extrusión en la aleación aumenta gradualmente, y la resistencia a la tracción longitudinal de la aleación aumenta. Los mecanismos de fortalecimiento de 6063 materiales de extrusión en caliente de aleación de aluminio incluyen fortalecimiento de grano fino, fortalecimiento de dislocación, fortalecimiento de la textura, etc. dentro del rango de parámetros del proceso utilizados en este estudio experimental, el aumento de la relación de extrusión tiene un efecto promotor en los mecanismos de fortalecimiento anteriores.
Fig.4 Diagrama de polo inverso de 6063 varillas de aleación de aluminio con diferentes relaciones de extrusión a lo largo de la dirección de extrusión
La Figura 5 es un histograma de las propiedades de tracción de la aleación de aluminio 6063 después de la deformación en diferentes relaciones de extrusión. La resistencia a la tracción de la aleación de fundición es de 170 MPa y el alargamiento es del 10,4%. La resistencia a la tracción y el alargamiento de la aleación después de la extrusión mejoran significativamente, y la resistencia a la tracción y la alargamiento aumentan gradualmente con el aumento de la relación de extrusión. Cuando la relación de extrusión es 156, la resistencia a la tracción y el alargamiento de la aleación alcanzan el valor máximo, que son 228 MPa y 26.9%, respectivamente, que es aproximadamente un 34% más alto que la resistencia a la tracción de la aleación de fundición y aproximadamente 158% más alto que el alargamiento. La resistencia a la tracción de la aleación de aluminio 6063 obtenida por una relación de extrusión grande está cerca del valor de resistencia a la tracción (240 MPa) obtenida por extrusión angular igual del canal de 4 pasos (ECAP), que es mucho más alto que el valor de resistencia a la tracción (171.1 MPa) obtenido por la extrusión ECAP de 1 paso de 6063 aleación de aluminio. Se puede ver que una relación de extrusión grande puede mejorar las propiedades mecánicas de la aleación hasta cierto punto.
La mejora de las propiedades mecánicas de la aleación por relación de extrusión proviene principalmente del fortalecimiento del refinamiento de grano. A medida que aumenta la relación de extrusión, los granos se refinan y la densidad de dislocación aumenta. Más límites de grano por unidad de área pueden obstaculizar efectivamente el movimiento de dislocaciones, combinados con el movimiento mutuo y enredo de dislocaciones, mejorando así la fuerza de la aleación. Cuanto más finos son los granos, más tortuosos son los límites de los granos y la deformación plástica se puede dispersar en más granos, lo que no es propicio para la formación de grietas, y mucho menos la propagación de grietas. Se puede absorber más energía durante el proceso de fractura, mejorando así la plasticidad de la aleación.
Fig.5 Propiedades de tracción de 6063 aleación de aluminio después de fundición y extrusión
En la Figura 6 se muestra la morfología de fractura por tracción de la aleación después de la deformación con diferentes relaciones de extrusión. , lo que indica que el mecanismo de fractura por tracción de la aleación de talla de talla fue principalmente fractura frágil. La morfología de la fractura de la aleación después de la extrusión ha cambiado significativamente, y la fractura está compuesta por una gran cantidad de hoyuelos equiaxados, lo que indica que el mecanismo de fractura de la aleación después de la extrusión ha cambiado de fractura frágil a fractura dúctil. Cuando la relación de extrusión es pequeña, los hoyuelos son poco profundos y el tamaño del hoyuelo es grande, y la distribución es desigual; A medida que aumenta la relación de extrusión, aumenta el número de hoyuelos, el tamaño del hoyuelo es más pequeño y la distribución es uniforme (Figura 6B ~ F), lo que significa que la aleación tiene mejor plasticidad, lo que es consistente con los resultados de las pruebas de propiedades mecánicas anteriores.
3 conclusión
En este experimento, los efectos de diferentes relaciones de extrusión en la microestructura y las propiedades de la aleación de aluminio 6063 se analizaron bajo la condición de que el tamaño de la palanquilla, la temperatura de calentamiento de lingotos y la velocidad de extrusión permanecieron sin cambios. Las conclusiones son las siguientes:
1) La recristalización dinámica ocurre en 6063 aleación de aluminio durante la extrusión en caliente. Con el aumento de la relación de extrusión, los granos se refinan continuamente, y los granos alargados a lo largo de la dirección de extrusión se transforman en granos recristalizados equiaxados, y la resistencia de la textura de cable <100> aumenta continuamente.
2) Debido al efecto del fortalecimiento del grano fino, las propiedades mecánicas de la aleación mejoran con el aumento de la relación de extrusión. Dentro del rango de parámetros de prueba, cuando la relación de extrusión es 156, la resistencia a la tracción y el alargamiento de la aleación alcanzan los valores máximos de 228 MPa y 26.9%, respectivamente.
Fig.6 Morfologías de fractura por tracción de 6063 aleación de aluminio después de fundición y extrusión
3) La morfología de la fractura del espécimen de talla está compuesta de áreas planas y bordes lacrimógenos. Después de la extrusión, la fractura se compone de una gran cantidad de hoyuelos equiaxed, y el mecanismo de fractura se transforma de fractura frágil a fractura dúctil.
Tiempo de publicación: Nov-30-2024
