อัลลอยอลูมิเนียม 6063 เป็นของ Aluminium Aluminium Aluminium Series ที่มีอัลลอยด์ต่ำ มันมีประสิทธิภาพการปั้นการอัดขึ้นรูปที่ยอดเยี่ยมความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและคุณสมบัติเชิงกลที่ครอบคลุม นอกจากนี้ยังมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์เนื่องจากสีออกซิเดชันง่าย ด้วยการเร่งความเร็วของแนวโน้มของรถยนต์ที่มีน้ำหนักเบาการประยุกต์ใช้วัสดุอัดรีดอลูมิเนียม 6063 ชิ้นในอุตสาหกรรมยานยนต์ก็เพิ่มขึ้นอีก
โครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของวัสดุอัดรีดได้รับผลกระทบจากผลรวมของความเร็วในการอัดขึ้นรูปอุณหภูมิการอัดขึ้นรูปและอัตราส่วนการอัดขึ้นรูป ในหมู่พวกเขาอัตราส่วนการอัดรีดส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยความดันการอัดรีดประสิทธิภาพการผลิตและอุปกรณ์การผลิต เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปมีขนาดเล็กการเสียรูปของโลหะผสมมีขนาดเล็กและการปรับแต่งโครงสร้างจุลภาคไม่ชัดเจน การเพิ่มอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปสามารถปรับแต่งธัญพืชได้อย่างมีนัยสำคัญการสลายระยะที่สองหยาบได้รับโครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอและปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสม
โลหะผสมอลูมิเนียม 6061 และ 6063 ผ่านการตกผลึกแบบไดนามิกระหว่างกระบวนการอัดรีด เมื่ออุณหภูมิการอัดขึ้นรูปคงที่เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปเพิ่มขึ้นขนาดของเมล็ดจะลดลงเฟสการเสริมความแข็งแรงจะกระจายไปอย่างละเอียดและความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวของโลหะผสมจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ อย่างไรก็ตามเมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปเพิ่มขึ้นแรงอัดที่จำเป็นสำหรับกระบวนการอัดรีดก็เพิ่มขึ้นทำให้เกิดผลทางความร้อนมากขึ้นทำให้อุณหภูมิภายในของโลหะผสมเพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ลดลง การทดลองนี้ศึกษาผลของอัตราส่วนการอัดรีดโดยเฉพาะอย่างยิ่งอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปขนาดใหญ่ต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063
1 วัสดุและวิธีการทดลอง
วัสดุทดลองคือโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 และองค์ประกอบทางเคมีแสดงในตารางที่ 1 ขนาดดั้งเดิมของ ingot คือφ55มม. × 165 มม. และจะถูกประมวลผลเป็นบิลเล็ตอัดรีเล็ตที่มีขนาดφ50มม. × 150 มม. การรักษาที่ 560 ℃เป็นเวลา 6 ชั่วโมง บิลเล็ตถูกทำให้ร้อนถึง 470 ℃และอบอุ่น อุณหภูมิอุ่นของถังอัดรีดคือ 420 ℃และอุณหภูมิอุ่นของแม่พิมพ์คือ 450 ℃ เมื่อความเร็วในการอัดขึ้นรูป (ความเร็วในการเคลื่อนย้ายก้านอัดรีด) v = 5 มม./วินาทียังคงไม่เปลี่ยนแปลงการทดสอบอัตราส่วนการอัดรีดที่แตกต่างกัน 5 กลุ่มจะดำเนินการและอัตราส่วนการอัดรีด R คือ 17 (สอดคล้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางรูตาย d = 12 มม.) 25 (d = 10 มม.), 39 (d = 8 มม.), 69 (d = 6 มม.) และ 156 (d = 4 มม.)
ตารางที่ 1 องค์ประกอบทางเคมีของ 6063 อัลลีย์ (wt/%)
หลังจากการบดกระดาษทรายและการขัดด้วยกลไกตัวอย่างโลหะได้รับการแกะสลักด้วยน้ำยา HF ที่มีเศษส่วนปริมาตร 40% ประมาณ 25 วินาทีและโครงสร้างโลหะของตัวอย่างถูกพบบนกล้องจุลทรรศน์ออพติคอล Leica-5000 ตัวอย่างการวิเคราะห์พื้นผิวที่มีขนาด 10 มม. × 10 มม. ถูกตัดออกจากศูนย์กลางของส่วนยาวของก้านที่ถูกสกัดและการบดเชิงกลและการแกะสลักได้ดำเนินการเพื่อลบชั้นความเครียดพื้นผิว ตัวเลขขั้วที่ไม่สมบูรณ์ของระนาบคริสตัลทั้งสาม {111}, {200}, และ {220} ของตัวอย่างถูกวัดโดยการวิเคราะห์การเลี้ยวเบน X-ray X-ray ของ บริษัท Panalytical และข้อมูลพื้นผิวถูกประมวลผลและวิเคราะห์และวิเคราะห์และวิเคราะห์ โดย X′PERT Data View และ X′PERT Softwale
ตัวอย่างแรงดึงของโลหะผสมหล่อถูกนำมาจากกึ่งกลางของแท่งและชิ้นงานแรงดึงถูกตัดไปตามทิศทางการอัดรีดหลังจากการอัดขึ้นรูป ขนาดพื้นที่มาตรวัดคือφ4มม. × 28 มม. การทดสอบแรงดึงดำเนินการโดยใช้เครื่องทดสอบวัสดุสากล SANS CMT5105 ที่มีอัตราแรงดึง 2 มม./นาที ค่าเฉลี่ยของตัวอย่างมาตรฐานทั้งสามถูกคำนวณเป็นข้อมูลคุณสมบัติเชิงกล สัณฐานวิทยาการแตกหักของตัวอย่างแรงดึงถูกตรวจพบโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสแกนต่ำ (Quanta 2000, FEI, USA)
2 ผลลัพธ์และการอภิปราย
รูปที่ 1 แสดงโครงสร้างจุลภาค metallographic ของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 AS-CAST ก่อนและหลังการรักษาด้วยการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน ดังที่แสดงในรูปที่ 1A ธัญพืชα-AL ในโครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกันมีขนาดแตกต่างกันขนาดของ reticular β-Al9Fe2Si2 จำนวนมากรวมตัวกันที่ขอบเขตของเมล็ดข้าวและเฟส MG2SI เม็ดเล็กจำนวนมาก หลังจากที่ ingot ถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันที่ 560 ℃เป็นเวลา 6 ชั่วโมงเฟสยูเทคติกที่ไม่สมดุลระหว่าง dendrites โลหะผสมค่อยๆละลายองค์ประกอบโลหะผสมที่ละลายในเมทริกซ์โครงสร้างจุลภาคนั้นสม่ำเสมอและขนาดเกรนเฉลี่ยประมาณ 125 μm (รูปที่ 1B ).
ก่อนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน
หลังการรักษาอย่างสม่ำเสมอที่ 600 ° C เป็นเวลา 6 ชั่วโมง
รูปที่ 1 โครงสร้างโลหะของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 ก่อนและหลังการรักษาด้วยการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน
รูปที่ 2 แสดงให้เห็นถึงลักษณะของแท่งอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6063 ที่มีอัตราส่วนการอัดรีดที่แตกต่างกัน ดังที่แสดงในรูปที่ 2 คุณภาพพื้นผิวของแท่งอัลลอยอลูมิเนียม 6063 ที่อัดแน่นด้วยอัตราส่วนการอัดรีดที่แตกต่างกันเป็นสิ่งที่ดีโดยเฉพาะ ข้อบกพร่องของการอัดขึ้นรูปเช่นรอยแตกและการลอกบนพื้นผิวของแถบแสดงให้เห็นว่าโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 ยังมีประสิทธิภาพการอัดขึ้นรูปแบบร้อนที่ดีภายใต้ความเร็วสูงและการอัดขึ้นรูปขนาดใหญ่ อัตราส่วน
รูปที่ 2 การปรากฏตัวของแท่งโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 ที่มีอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปที่แตกต่างกัน
รูปที่ 3 แสดงโครงสร้างจุลภาค metallographic ของส่วนยาวของแถบอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6063 ที่มีอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปที่แตกต่างกัน โครงสร้างเมล็ดของบาร์ที่มีอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปที่แตกต่างกันแสดงให้เห็นถึงระดับการยืดตัวหรือการปรับแต่งที่แตกต่างกัน เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปคือ 17 ธัญพืชดั้งเดิมจะยาวตามทิศทางการอัดรีดพร้อมกับการก่อตัวของธัญพืชที่ตกผลึกใหม่จำนวนน้อย แต่ธัญพืชยังคงค่อนข้างหยาบโดยมีขนาดเม็ดเฉลี่ยประมาณ 85 μm (รูปที่ 3A) ; เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปคือ 25 ธัญพืชจะถูกดึงเรียวขึ้นมากขึ้นจำนวนของธัญพืชที่ถูกทำให้เป็นใหม่เพิ่มขึ้นและขนาดของเม็ดเฉลี่ยจะลดลงเหลือประมาณ 71 μm (รูปที่ 3B); เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปคือ 39 ยกเว้นเมล็ดที่มีรูปร่างผิดปกติจำนวนน้อยโครงสร้างจุลภาคนั้นประกอบด้วยเม็ดใหม่ที่มีขนาดใหม่ที่มีขนาดไม่เท่ากันโดยมีขนาดเม็ดเฉลี่ยประมาณ 60 μm (รูปที่ 3C); เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปคือ 69 กระบวนการ recrystalzation แบบไดนามิกจะเสร็จสมบูรณ์โดยทั่วไปแล้วธัญพืชดั้งเดิมที่หยาบได้ถูกเปลี่ยนเป็นธัญพืชที่มีโครงสร้างแบบ recrystalledized อย่างสม่ำเสมอ เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปคือ 156 ด้วยความคืบหน้าอย่างเต็มที่ของกระบวนการตกผลึกแบบไดนามิกโครงสร้างจุลภาคนั้นมีความสม่ำเสมอมากขึ้นและขนาดเกรนจะได้รับการปรับปรุงอย่างมากถึงประมาณ 32 μm (รูปที่ 3E) ด้วยการเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปกระบวนการ recrystalzation แบบไดนามิกจะดำเนินไปอย่างเต็มที่มากขึ้นโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมจะมีความสม่ำเสมอมากขึ้นและขนาดเกรนนั้นได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 3F)
รูปที่ 3 โครงสร้างโลหะและขนาดเกรนของส่วนยาวของแท่งโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 ที่มีอัตราส่วนการอัดรีดที่แตกต่างกัน
รูปที่ 4 แสดงตัวเลขขั้วผกผันของแท่งอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6063 ที่มีอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปที่แตกต่างกันไปตามทิศทางการอัดรีด จะเห็นได้ว่าโครงสร้างจุลภาคของแท่งอัลลอยด์ที่มีอัตราส่วนการอัดรีดที่แตกต่างกันทั้งหมดให้การวางแนวพิเศษที่ชัดเจน เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปคือ 17 จะมีการสร้างพื้นผิวที่อ่อนแอกว่า <115>+<100> (รูปที่ 4a); เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปเป็น 39 ส่วนประกอบพื้นผิวส่วนใหญ่จะเป็นพื้นผิวที่แข็งแรงกว่าและพื้นผิวที่อ่อนแอกว่าเล็กน้อย <115> (รูปที่ 4B); เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปคือ 156 ส่วนประกอบพื้นผิวคือ <100> พื้นผิวที่มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในขณะที่ <115> พื้นผิวจะหายไป (รูปที่ 4C) การศึกษาได้แสดงให้เห็นว่าลูกบาศก์เมทัลที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ส่วนใหญ่จะเกิดขึ้น <111> และ <100> พื้นผิวลวดระหว่างการอัดขึ้นรูปและการวาด เมื่อพื้นผิวเกิดขึ้นคุณสมบัติทางกลของอุณหภูมิห้องของโลหะผสมจะแสดง anisotropy ที่ชัดเจน ความแข็งแรงของพื้นผิวเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปแสดงให้เห็นว่าจำนวนของธัญพืชในทิศทางคริสตัลบางอย่างขนานกับทิศทางการอัดรีดในโลหะผสมค่อยๆเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และความต้านทานแรงดึงตามยาวของโลหะผสมเพิ่มขึ้น กลไกการเสริมสร้างความเข้มแข็งของวัสดุอัดรีดฮอตอลูมิเนียม 6063 รวมถึงการเสริมสร้างความเข้มแข็งของเมล็ดข้าวการเสริมสร้างความคลาดเคลื่อนการเสริมสร้างพื้นผิว ฯลฯ ภายในช่วงของพารามิเตอร์กระบวนการที่ใช้ในการศึกษาการทดลองนี้การเพิ่มอัตราส่วนการอัดขึ้นรูป
รูปที่ 4 ไดอะแกรมขั้วโลกย้อนกลับของแท่งอัลลอยอลูมิเนียม 6063 ที่มีอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปที่แตกต่างกันตามทิศทางการอัดรีด
รูปที่ 5 เป็นฮิสโตแกรมของคุณสมบัติแรงดึงของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 หลังจากการเสียรูปที่อัตราส่วนการอัดขึ้นรูปที่แตกต่างกัน ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมหล่อคือ 170 MPa และการยืดตัวคือ 10.4% ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวของโลหะผสมหลังจากการอัดขึ้นรูปได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญและความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวจะค่อยๆเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนการอัดขึ้นรูป เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปคือ 156 ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวของโลหะผสมจะไปถึงค่าสูงสุดซึ่งคือ 228 MPa และ 26.9% ตามลำดับซึ่งสูงกว่าความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมหล่อประมาณ 34% และสูงกว่าประมาณ 158% การยืดตัว ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 ที่ได้รับจากอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปขนาดใหญ่ใกล้เคียงกับค่าแรงดึง (240 MPa) ที่ได้จากการอัดขึ้นรูป 4-PAS ได้รับจากการอัดรีด ECAP 1-pass ของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 จะเห็นได้ว่าอัตราส่วนการอัดรีดขนาดใหญ่สามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมในระดับหนึ่ง
การเพิ่มประสิทธิภาพของคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมโดยอัตราส่วนการอัดรีดส่วนใหญ่มาจากการเสริมความแข็งแกร่งของการปรับแต่งข้าว เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปเพิ่มขึ้นธัญพืชจะได้รับการกลั่นและความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อนจะเพิ่มขึ้น ขอบเขตของเมล็ดข้าวมากขึ้นต่อพื้นที่หน่วยสามารถขัดขวางการเคลื่อนไหวของการเคลื่อนที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพรวมกับการเคลื่อนไหวร่วมกันและการพัวพันของความคลาดเคลื่อนซึ่งจะเป็นการปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะผสม ยิ่งธัญพืชมีขอบเขตที่คดเคี้ยวมากขึ้นและการเสียรูปของพลาสติกสามารถแยกย้ายกันไปได้ในธัญพืชมากขึ้นซึ่งไม่เอื้อต่อการก่อตัวของรอยแตก พลังงานมากขึ้นสามารถดูดซึมได้ในระหว่างกระบวนการแตกหักซึ่งจะช่วยปรับปรุงความเป็นพลาสติกของโลหะผสม
รูปที่ 5 คุณสมบัติแรงดึงของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 หลังการหล่อและการอัดรีด
สัณฐานวิทยาการแตกหักของแรงดึงของโลหะผสมหลังจากการเสียรูปที่มีอัตราส่วนการอัดรีดที่แตกต่างกันแสดงในรูปที่ 6 ไม่พบลักยิ้มในสัณฐานวิทยาของการแตกหักของตัวอย่าง AS-Cast (รูปที่ 6A) และการแตกหักส่วนใหญ่ประกอบด้วยพื้นที่แบนและขอบฉีกขาด แสดงให้เห็นว่ากลไกการแตกหักของแรงดึงของโลหะผสม As-Cast นั้นส่วนใหญ่จะเปราะแตก สัณฐานวิทยาของการแตกหักของโลหะผสมหลังจากการอัดขึ้นรูปมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญและการแตกหักนั้นประกอบด้วยรอยบุ๋มจำนวนมากที่แสดงให้เห็นว่ากลไกการแตกหักของโลหะผสมหลังจากการอัดขึ้นรูปได้เปลี่ยนจากการแตกหักเปราะเป็นแตกหัก เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปมีขนาดเล็กลักยิ้มจะตื้นและขนาดลักยิ้มมีขนาดใหญ่และการกระจายก็ไม่สม่ำเสมอ เมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปเพิ่มขึ้นจำนวนของลักยิ้มจะเพิ่มขึ้นขนาดของลักยิ้มมีขนาดเล็กลงและการกระจายนั้นสม่ำเสมอ (รูปที่ 6b ~ f) ซึ่งหมายความว่าโลหะผสมมีความเป็นพลาสติกที่ดีกว่าซึ่งสอดคล้องกับผลการทดสอบคุณสมบัติเชิงกลด้านบน
3 บทสรุป
ในการทดลองนี้ผลกระทบของอัตราส่วนการอัดรีดที่แตกต่างกันต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 ถูกวิเคราะห์ภายใต้เงื่อนไขว่าขนาดบิลเล็ตอุณหภูมิความร้อนแบบแท่งและความเร็วในการอัดรีดยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ข้อสรุปมีดังนี้:
1) การตกผลึกแบบไดนามิกเกิดขึ้นในโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 ระหว่างการอัดขึ้นรูปร้อน ด้วยการเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนการอัดขึ้นรูปธัญพืชจะได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและธัญพืชยาวตามทิศทางการอัดรีดจะถูกเปลี่ยนเป็นธัญพืช recrystallized equiaxed และความแข็งแรงของเส้นลวด <100> เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
2) เนื่องจากผลของการเสริมความแข็งแรงของเม็ดละเอียดคุณสมบัติเชิงกลของโลหะผสมได้รับการปรับปรุงด้วยการเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนการอัดขึ้นรูป ภายในช่วงของพารามิเตอร์การทดสอบเมื่ออัตราส่วนการอัดขึ้นรูปคือ 156 ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวของโลหะผสมจะไปถึงค่าสูงสุดที่ 228 MPa และ 26.9%ตามลำดับ
รูปที่ 6 สัณฐานวิทยาการแตกหักของแรงดึงของโลหะผสมอลูมิเนียม 6063 หลังการหล่อและการอัดรีด
3) สัณฐานวิทยาของการแตกหักของตัวอย่างที่เป็นหล่อประกอบด้วยพื้นที่แบนและขอบฉีกขาด หลังจากการอัดขึ้นรูปการแตกหักจะประกอบไปด้วยรอยบุ๋มจำนวนมากและกลไกการแตกหักจะถูกเปลี่ยนจากการแตกหักเปราะเป็นการแตกหักแบบเหนียว
เวลาโพสต์: พ.ย. 30-2024
