6063 ալյումինե համաձուլվածքը պատկանում է ցածր լեգիրված Al-Mg-Si սերիայի ջերմամշակման ալյումինե համաձուլվածքին: Այն ունի գերազանց արտամղման ձուլման կատարում, լավ կոռոզիոն դիմադրություն և համապարփակ մեխանիկական հատկություններ: Այն նաև լայնորեն օգտագործվում է ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ՝ հեշտ օքսիդացման պատճառով: Թեթև ավտոմեքենաների տենդենցի արագացմամբ, 6063 ալյումինե համաձուլվածքի արտամղման նյութերի կիրառումը ավտոմոբիլային արդյունաբերությունում նույնպես ավելացել է:
Էքստրուդացված նյութերի միկրոկառուցվածքի և հատկությունների վրա ազդում են արտամղման արագության, արտամղման ջերմաստիճանի և արտամղման հարաբերակցության համակցված ազդեցությունները: Դրանցից էքստրուզիայի հարաբերակցությունը հիմնականում որոշվում է արտամղման ճնշմամբ, արտադրության արդյունավետությամբ և արտադրական սարքավորումներով։ Երբ արտամղման հարաբերակցությունը փոքր է, խառնուրդի դեֆորմացիան փոքր է, և միկրոկառուցվածքի ճշգրտումը ակնհայտ չէ. Էքստրուզիայի հարաբերակցության ավելացումը կարող է զգալիորեն մաքրել հատիկները, կոտրել կոպիտ երկրորդ փուլը, ստանալ միասնական միկրոկառուցվածք և բարելավել համաձուլվածքի մեխանիկական հատկությունները:
6061 և 6063 ալյումինե համաձուլվածքները ենթարկվում են դինամիկ վերաբյուրեղացման էքստրուզիայի գործընթացում: Երբ արտամղման ջերմաստիճանը հաստատուն է, երբ արտամղման հարաբերակցությունը մեծանում է, հատիկի չափը նվազում է, ամրացման փուլը մանրակրկիտ ցրվում է, և համաձուլվածքի առաձգական ուժն ու երկարացումը համապատասխանաբար մեծանում են. սակայն, երբ արտամղման հարաբերակցությունը մեծանում է, արտամղման գործընթացի համար պահանջվող արտամղման ուժը նույնպես մեծանում է՝ առաջացնելով ավելի մեծ ջերմային ազդեցություն՝ առաջացնելով համաձուլվածքի ներքին ջերմաստիճանի բարձրացում և արտադրանքի արդյունավետության նվազում: Այս փորձը ուսումնասիրում է 6063 ալյումինի խառնուրդի միկրոկառուցվածքի և մեխանիկական հատկությունների վրա արտամղման հարաբերակցության, հատկապես մեծ արտամղման հարաբերակցության ազդեցությունը:
1 Փորձարարական նյութեր և մեթոդներ
Փորձարարական նյութը 6063 ալյումինի համաձուլվածքն է, իսկ քիմիական բաղադրությունը ներկայացված է Աղյուսակ 1-ում: Ձուլակտորի սկզբնական չափը Ֆ55 մմ×165 մմ է, և միատարրացումից հետո այն մշակվում է էքստրուզիոն բլետի մեջ՝ Ֆ50 մմ×150 մմ չափսով: բուժում 560 ℃ 6 ժ. Բիլետը տաքացնում են մինչև 470 ℃ և պահում տաք։ Էքստրուզիայի տակառի նախնական տաքացման ջերմաստիճանը 420 ℃ է, իսկ կաղապարի նախատաքացման ջերմաստիճանը 450 ℃ է։ Երբ արտամղման արագությունը (մամլման ձողերի շարժման արագությունը) V=5 մմ/վ մնում է անփոփոխ, կատարվում են տարբեր արտամղման հարաբերակցության փորձարկումների 5 խումբ, իսկ արտամղման R գործակիցները 17 են (համապատասխանում է մատրիցի անցքի տրամագծին D=12 մմ), 25 (D=10 մմ), 39 (D=8 մմ), 69 (D=6 մմ), և 156 (D=4 մմ):
Աղյուսակ 1 6063 Al համաձուլվածքի քիմիական բաղադրությունը (wt/%)
Հղկաթղթի մանրացումից և մեխանիկական փայլեցումից հետո մետալոգրաֆիկ նմուշները փորագրվել են HF ռեագենտով 40% ծավալային բաժնով մոտ 25 վրկ, իսկ նմուշների մետաղագրական կառուցվածքը դիտարկվել է LEICA-5000 օպտիկական մանրադիտակով: Էքստրուդացված ձողի երկայնական հատվածի կենտրոնից կտրվել է 10 մմ × 10 մմ չափսերով հյուսվածքի անալիզի նմուշ, մակերևութային լարվածության շերտը հեռացնելու համար կատարվել է մեխանիկական մանրացում և փորագրում: Նմուշի երեք բյուրեղյա հարթությունների թերի բևեռները {111}, {200} և {220} չափվել են PANalytical ընկերության X'Pert Pro MRD ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզատորով, և հյուսվածքային տվյալները մշակվել և վերլուծվել են: X′Pert Data View և X′Pert Texture ծրագրերի կողմից:
Ձուլված համաձուլվածքի առաձգական նմուշը վերցվել է ձուլակտորի կենտրոնից, իսկ ձգվող նմուշը կտրվել է արտամղման ուղղությամբ՝ արտամղումից հետո: Չափաչափի տարածքի չափը Ֆ4 մմ×28 մմ էր: Առաձգական փորձարկումն իրականացվել է SANS CMT5105 ունիվերսալ նյութի փորձարկման մեքենայի միջոցով՝ 2 մմ/րոպե առաձգական արագությամբ: Երեք ստանդարտ նմուշների միջին արժեքը հաշվարկվել է որպես մեխանիկական հատկությունների տվյալներ: Ձգվող նմուշների կոտրվածքի մորֆոլոգիան դիտարկվել է ցածր խոշորացման սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով (Quanta 2000, FEI, ԱՄՆ):
2 Արդյունքներ և քննարկում
Նկար 1-ը ցույց է տալիս as-cast 6063 ալյումինի համաձուլվածքի մետաղագրական միկրոկառուցվածքը միատարրացումից առաջ և հետո: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1ա-ում, ձուլված միկրոկառուցվածքում α-Al հատիկները տարբերվում են չափերով, մեծ թվով ցանցային β-Al9Fe2Si2 փուլեր հավաքվում են հատիկների սահմաններում, և մեծ թվով հատիկավոր Mg2Si փուլեր կան հատիկների ներսում: Այն բանից հետո, երբ ձուլակտորը միատարրացվեց 560 ℃ ջերմաստիճանում 6 ժամվա ընթացքում, համաձուլվածքի դենդրիտների միջև ոչ հավասարակշռված էվեկտիկական փուլը աստիճանաբար լուծվեց, համաձուլվածքի տարրերը լուծվեցին մատրիցայի մեջ, միկրոկառուցվածքը միատեսակ էր, և հատիկի միջին չափը մոտ 125 մկմ էր (Նկար 1b. )
Համասեռացումից առաջ
6 ժամվա ընթացքում 600°C ջերմաստիճանում միատեսակ բուժումից հետո
Նկ.1 6063 ալյումինի համաձուլվածքի մետալոգրաֆիկ կառուցվածքը համագենացման մշակումից առաջ և հետո
Նկար 2-ը ցույց է տալիս 6063 ալյումինե համաձուլվածքի ձուլակտորների տեսքը տարբեր արտամղման գործակիցներով: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում, 6063 ալյումինե համաձուլվածքի ձուլակտորների մակերեսի որակը, որոնք արտամղված են արտամղման տարբեր հարաբերակցությամբ, լավ է, հատկապես, երբ արտամղման գործակիցը հասցվում է 156-ի (համապատասխանում է ձողերի արտամղման ելքի արագությանը 48 մ/րոպե), դեռևս չկա: արտամղման թերությունները, ինչպիսիք են ճաքերը և կեղևը ձողի մակերեսի վրա, ինչը ցույց է տալիս, որ 6063 ալյումինե համաձուլվածքն ունի նաև տաք արտամղման ձևավորման լավ կատարում բարձր արագությամբ և մեծ արտամղման հարաբերակցությամբ:
Նկ.2 6063 ալյումինե համաձուլվածքի ձողերի տեսքը տարբեր արտամղման գործակիցներով
Նկար 3-ում ներկայացված է 6063 ալյումինե համաձուլվածքի ձողի երկայնական հատվածի մետալոգրաֆիկ միկրոկառուցվածքը տարբեր արտամղման գործակիցներով: Տարբեր արտամղման գործակիցներով ձողի հատիկավոր կառուցվածքը ցույց է տալիս երկարացման կամ ճշգրտման տարբեր աստիճաններ: Երբ արտամղման հարաբերակցությունը 17 է, սկզբնական հատիկները երկարացվում են արտամղման ուղղությամբ, ուղեկցվում է փոքր քանակությամբ վերաբյուրեղացած հատիկների ձևավորմամբ, բայց հատիկները դեռևս համեմատաբար կոպիտ են, միջին հատիկի չափով մոտ 85 մկմ (Նկար 3ա) ; երբ արտամղման հարաբերակցությունը 25 է, հատիկներն ավելի բարակ են քաշվում, վերաբյուրեղացած հատիկների թիվը մեծանում է, և հատիկի միջին չափը նվազում է մինչև մոտ 71 մկմ (Նկար 3b); երբ արտամղման հարաբերակցությունը 39 է, բացառությամբ փոքր թվով դեֆորմացված հատիկների, միկրոկառուցվածքը հիմնականում կազմված է անհավասար չափի հավասարազորված վերաբյուրեղացած հատիկներից, միջին հատիկի չափով մոտ 60 մկմ (Նկար 3գ); երբ արտամղման հարաբերակցությունը 69 է, դինամիկ վերաբյուրեղացման գործընթացը հիմնականում ավարտված է, կոպիտ սկզբնական հատիկներն ամբողջությամբ վերածվել են միատեսակ կառուցվածքով վերաբյուրեղացած հատիկների, և հատիկի միջին չափը զտված է մինչև մոտ 41 մկմ (Նկար 3d); երբ արտամղման հարաբերակցությունը 156 է, դինամիկ վերաբյուրեղացման գործընթացի ամբողջական առաջընթացի դեպքում միկրոկառուցվածքն ավելի միատեսակ է, և հատիկի չափը մեծապես զտված է մինչև մոտ 32 մկմ (Նկար 3e): Էքստրուզիայի հարաբերակցության մեծացմամբ դինամիկ վերաբյուրեղացման գործընթացն ավելի լիարժեք է ընթանում, համաձուլվածքի միկրոկառուցվածքը դառնում է ավելի միատեսակ, և հատիկի չափը զգալիորեն զտվում է (Նկար 3f):
Նկ.3 Մետաղագրական կառուցվածքը և 6063 ալյումինե համաձուլվածքի ձողերի երկայնական հատվածի մամլման տարբեր հարաբերակցությամբ
Նկար 4-ը ցույց է տալիս 6063 ալյումինե համաձուլվածքի ձուլակտորների հակադարձ բևեռները՝ արտամղման ուղղության երկայնքով տարբեր արտամղման գործակիցներով: Կարելի է տեսնել, որ համաձուլվածքի ձողերի միկրոկառուցվածքները տարբեր արտամղման գործակիցներով բոլորն էլ ակնհայտ արտոնյալ կողմնորոշում են առաջացնում: Երբ արտամղման հարաբերակցությունը 17 է, ձևավորվում է ավելի թույլ <115>+<100> հյուսվածք (Նկար 4ա); երբ արտամղման հարաբերակցությունը 39 է, հյուսվածքի բաղադրիչները հիմնականում ավելի ամուր <100> հյուսվածք են և փոքր քանակությամբ թույլ <115> հյուսվածք (Նկար 4b); երբ արտամղման հարաբերակցությունը 156 է, հյուսվածքի բաղադրիչները <100> հյուսվածքն են՝ զգալիորեն մեծացած ուժով, մինչդեռ <115> հյուսվածքն անհետանում է (Նկար 4c): Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ երեսակենտրոն խորանարդ մետաղները արտամղման և գծման ժամանակ հիմնականում ձևավորում են <111> և <100> մետաղալարերի հյուսվածքներ: Երբ հյուսվածքը ձևավորվում է, խառնուրդի սենյակային ջերմաստիճանի մեխանիկական հատկությունները ցույց են տալիս ակնհայտ անիզոտրոպություն: Հյուսվածքի ամրությունը մեծանում է արտամղման հարաբերակցության մեծացմամբ՝ ցույց տալով, որ խառնուրդի մեջ արտամղման ուղղությանը զուգահեռ որոշակի բյուրեղային ուղղությամբ հատիկների քանակը աստիճանաբար մեծանում է, և խառնուրդի երկայնական առաձգական ուժը մեծանում է: 6063 ալյումինի համաձուլվածքի տաք արտամղման նյութերի ամրացման մեխանիզմները ներառում են մանրահատիկի ամրացում, տեղահանման ամրացում, հյուսվածքների ամրացում և այլն: Այս փորձարարական ուսումնասիրության մեջ օգտագործված գործընթացի պարամետրերի շրջանակում արտամղման հարաբերակցության ավելացումը խթանող ազդեցություն ունի վերը նշված ամրացման մեխանիզմների վրա:
Նկ.4 6063 ալյումինե համաձուլվածքի ձողերի հակադարձ բևեռի դիագրամ՝ արտամղման տարբեր հարաբերակցությամբ արտամղման ուղղությամբ
Նկար 5-ը 6063 ալյումինի համաձուլվածքի առաձգական հատկությունների հիստոգրամն է տարբեր էքստրուզիայի հարաբերակցությամբ դեֆորմացիայից հետո: Ձուլված համաձուլվածքի առաձգական ուժը 170 ՄՊա է, իսկ երկարացումը՝ 10,4%։ Էքստրուզիայից հետո համաձուլվածքի առաձգական ուժը և երկարացումը զգալիորեն բարելավվում են, իսկ առաձգական ուժն ու երկարացումը աստիճանաբար մեծանում են արտամղման հարաբերակցության մեծացմամբ: Երբ արտամղման հարաբերակցությունը 156 է, համաձուլվածքի առաձգական ուժը և երկարացումը հասնում են առավելագույն արժեքի, որոնք համապատասխանաբար կազմում են 228 ՄՊա և 26,9%, ինչը մոտ 34% -ով բարձր է ձուլված համաձուլվածքի առաձգական ուժից և մոտ 158% ավելի բարձր, քան երկարացումը. 6063 ալյումինի համաձուլվածքի առաձգական ուժը, որը ստացվում է արտամղման մեծ հարաբերակցությամբ, մոտ է առաձգական ուժի արժեքին (240 ՄՊա), որը ստացվում է 4 անցուղի հավասար ալիքային անկյունային արտամղման միջոցով (ECAP), որը շատ ավելի բարձր է, քան առաձգական ուժի արժեքը (171.1 ՄՊա): ստացվել է 6063 ալյումինի համաձուլվածքի 1-անցում ECAP արտամղմամբ: Կարելի է տեսնել, որ արտամղման մեծ հարաբերակցությունը կարող է որոշակիորեն բարելավել խառնուրդի մեխանիկական հատկությունները:
Խառնուրդի մեխանիկական հատկությունների ուժեղացումը արտամղման հարաբերակցությամբ հիմնականում գալիս է հացահատիկի մաքրման ուժեղացումից: Քանի որ արտամղման հարաբերակցությունը մեծանում է, հատիկները զտվում են, իսկ տեղահանման խտությունը մեծանում է: Հացահատիկի ավելի շատ սահմանները մեկ միավորի մակերեսի վրա կարող են արդյունավետորեն խոչընդոտել տեղահանումների տեղաշարժը` զուգորդված տեղահանումների փոխադարձ շարժման և խճճվածության հետ, դրանով իսկ բարելավելով համաձուլվածքի ամրությունը: Որքան նուրբ են հատիկները, այնքան ավելի ոլորապտույտ են հացահատիկի սահմանները, և պլաստիկ դեֆորմացիան կարող է ցրվել ավելի շատ հատիկների մեջ, ինչը չի նպաստում ճաքերի առաջացմանը, էլ չենք խոսում ճաքերի տարածման համար: Ավելի շատ էներգիա կարող է կլանվել կոտրվածքի գործընթացում, դրանով իսկ բարելավելով համաձուլվածքի պլաստիկությունը:
Նկ.5 6063 ալյումինի համաձուլվածքի առաձգական հատկությունները ձուլումից և արտամղումից հետո
Ձուլման տարբեր հարաբերակցությամբ դեֆորմացիայից հետո համաձուլվածքի առաձգական կոտրվածքի ձևաբանությունը ներկայացված է Նկար 6-ում: Ձուլված նմուշի կոտրվածքի մորֆոլոգիայում փորվածքներ չեն հայտնաբերվել (Նկար 6ա), և կոտրվածքը հիմնականում բաղկացած է եղել հարթ տարածքներից և պատռվող եզրերից: , ինչը ցույց է տալիս, որ ձուլված համաձուլվածքի առաձգական կոտրվածքի մեխանիզմը հիմնականում փխրուն կոտրվածք էր: Էքստրուզիայից հետո համաձուլվածքի կոտրվածքի ձևաբանությունը զգալիորեն փոխվել է, և կոտրվածքը կազմված է մեծ թվով հավասարեցված փորվածքներից, ինչը ցույց է տալիս, որ համաձուլվածքի կոտրվածքի մեխանիզմը արտամղումից հետո փխրուն կոտրվածքից փոխվել է ճկուն կոտրվածքի: Երբ արտամղման հարաբերակցությունը փոքր է, փոսիկները մակերեսային են, իսկ փորվածքների չափը մեծ է, իսկ բաշխումը անհավասար է. քանի որ արտամղման հարաբերակցությունը մեծանում է, փորվածքների քանակը մեծանում է, փորվածքների չափը փոքրանում է և բաշխումը միատեսակ է (Նկար 6b~f), ինչը նշանակում է, որ համաձուլվածքն ունի ավելի լավ պլաստիկություն, որը համապատասխանում է վերը նշված մեխանիկական հատկությունների փորձարկման արդյունքներին:
3 Եզրակացություն
Այս փորձի ժամանակ վերլուծվել են 6063 ալյումինի համաձուլվածքի միկրոկառուցվածքի և հատկությունների վրա արտամղման տարբեր գործակիցների ազդեցությունը այն պայմանով, որ բիլիտի չափը, ձուլակտորների տաքացման ջերմաստիճանը և արտամղման արագությունը մնացին անփոփոխ: Եզրակացությունները հետևյալն են.
1) Դինամիկ վերաբյուրեղացում տեղի է ունենում 6063 ալյումինի համաձուլվածքում տաք էքստրուզիայի ժամանակ: Էքստրուզիայի հարաբերակցության մեծացմամբ, հատիկները շարունակաբար զտվում են, իսկ արտամղման ուղղությամբ երկարացված հատիկները վերածվում են հավասարազորված վերաբյուրեղացած հատիկների, և <100> մետաղալարերի հյուսվածքի ամրությունը շարունակաբար մեծանում է:
2) Նուրբ հացահատիկի ամրացման ազդեցության շնորհիվ համաձուլվածքի մեխանիկական հատկությունները բարելավվում են արտամղման հարաբերակցության մեծացմամբ։ Փորձարկման պարամետրերի տիրույթում, երբ արտամղման հարաբերակցությունը 156 է, համաձուլվածքի առաձգական ուժը և երկարացումը հասնում են համապատասխանաբար 228 ՄՊա և 26,9% առավելագույն արժեքներին:
Նկ.6 6063 ալյումինի համաձուլվածքի առաձգական կոտրվածքի ձևաբանությունները ձուլումից և արտամղումից հետո
3) Ձուլված նմուշի կոտրվածքի մորֆոլոգիան կազմված է հարթ հատվածներից և պատռված եզրերից: Էքստրուզիայից հետո կոտրվածքը կազմված է մեծ թվով հավասարեցված փորվածքներից, իսկ կոտրվածքի մեխանիզմը փխրուն կոտրվածքից վերածվում է ճկուն կոտրվածքի:
Հրապարակման ժամանակը` նոյ-30-2024
