Lidhja e aluminit 6063 i përket aliazhit të aluminit të serisë Al-Mg-Si me aliazh të ulët të trajtueshëm me nxehtësi. Ka performancë të shkëlqyer të formimit të nxjerrjes, rezistencë të mirë ndaj korrozionit dhe veti mekanike gjithëpërfshirëse. Përdoret gjerësisht edhe në industrinë e automobilave për shkak të ngjyrosjes së lehtë të oksidimit. Me përshpejtimin e trendit të automobilave me peshë të lehtë, aplikimi i materialeve të nxjerrjes së aliazhit të aluminit 6063 në industrinë e automobilave është rritur gjithashtu.
Mikrostruktura dhe vetitë e materialeve të ekstruduara ndikohen nga efektet e kombinuara të shpejtësisë së nxjerrjes, temperaturës së nxjerrjes dhe raportit të nxjerrjes. Midis tyre, raporti i nxjerrjes përcaktohet kryesisht nga presioni i nxjerrjes, efikasiteti i prodhimit dhe pajisjet e prodhimit. Kur raporti i nxjerrjes është i vogël, deformimi i aliazhit është i vogël dhe përsosja e mikrostrukturës nuk është e dukshme; rritja e raportit të nxjerrjes mund të rafinojë ndjeshëm kokrrat, të thyejë fazën e dytë të trashë, të marrë një mikrostrukturë uniforme dhe të përmirësojë vetitë mekanike të aliazhit.
6061 dhe 6063 lidhjet e aluminit i nënshtrohen rikristalizimit dinamik gjatë procesit të nxjerrjes. Kur temperatura e nxjerrjes është konstante, me rritjen e raportit të nxjerrjes, madhësia e kokrrizave zvogëlohet, faza e forcimit shpërndahet imët dhe forca në tërheqje dhe zgjatja e lidhjes rriten në përputhje me rrethanat; megjithatë, me rritjen e raportit të nxjerrjes, forca e nxjerrjes së kërkuar për procesin e nxjerrjes rritet gjithashtu, duke shkaktuar një efekt më të madh termik, duke shkaktuar rritjen e temperaturës së brendshme të aliazhit dhe uljen e performancës së produktit. Ky eksperiment studion efektin e raportit të nxjerrjes, veçanërisht të raportit të madh të nxjerrjes, në mikrostrukturën dhe vetitë mekanike të aliazhit të aluminit 6063.
1 Materialet dhe metodat eksperimentale
Materiali eksperimental është aliazh alumini 6063, dhe përbërja kimike tregohet në tabelën 1. Madhësia origjinale e shufrës është Φ55 mm×165 mm, dhe pas homogjenizimit përpunohet në një biletë ekstrudimi me madhësi Φ50 mm×150 mm. trajtim në 560 ℃ për 6 orë. Bileta nxehet në 470 ℃ dhe mbahet e ngrohtë. Temperatura e paranxehjes së fuçisë së nxjerrjes është 420 ℃, dhe temperatura e paranxehjes së mykut është 450 ℃. Kur shpejtësia e nxjerrjes (shpejtësia e lëvizjes së shufrës së nxjerrjes) V=5 mm/s mbetet e pandryshuar, kryhen 5 grupe testesh të raporteve të ndryshme të nxjerrjes dhe raportet e nxjerrjes R janë 17 (që korrespondon me diametrin e vrimës së prerjes D=12 mm), 25 (D=10 mm), 39 (D=8 mm), 69 (D=6 mm), dhe 156 (D=4 mm).
Tabela 1 Përbërjet kimike të aliazhit 6063 Al (wt/%)
Pas bluarjes së letrës zmerile dhe lustrimit mekanik, mostrat metalografike u gdhendën me reagent HF me një fraksion vëllimor prej 40% për rreth 25 s, dhe struktura metalografike e mostrave u vëzhgua në një mikroskop optik LEICA-5000. Një mostër e analizës së teksturës me përmasa 10 mm×10 mm u pre nga qendra e seksionit gjatësor të shufrës së ekstruduar dhe u krye bluarja dhe gravimi mekanik për të hequr shtresën e stresit sipërfaqësor. Shifrat jo të plota të poleve të tre planeve kristalore {111}, {200} dhe {220} të kampionit u matën nga analizuesi i difraksionit me rreze X X'Pert Pro MRD të Kompanisë PANalytical dhe të dhënat e teksturës u përpunuan dhe analizuan nga softueri X′Pert Data View dhe X′Pert Texture.
Mostra elastike e aliazhit të derdhur u mor nga qendra e shufrës dhe kampioni tërheqës u pre përgjatë drejtimit të nxjerrjes pas nxjerrjes. Madhësia e zonës së matësit ishte Φ4 mm×28 mm. Testi i tërheqjes u krye duke përdorur një makinë universale të testimit të materialit SANS CMT5105 me një shpejtësi tërheqëse prej 2 mm/min. Vlera mesatare e tre ekzemplarëve standardë është llogaritur si të dhëna të vetive mekanike. Morfologjia e thyerjes së ekzemplarëve në tërheqje u vëzhgua duke përdorur një mikroskop elektronik skanues me zmadhim të ulët (Quanta 2000, FEI, USA).
2 Rezultatet dhe diskutimi
Figura 1 tregon mikrostrukturën metalografike të lidhjes së aluminit si të derdhur 6063 para dhe pas trajtimit të homogjenizimit. Siç tregohet në figurën 1a, kokrrat α-Al në mikrostrukturën e derdhur ndryshojnë në madhësi, një numër i madh fazash retikulare β-Al9Fe2Si2 mblidhen në kufijtë e kokrrizave dhe një numër i madh i fazave të grimcuara Mg2Si ekzistojnë brenda kokrrizave. Pasi shufra u homogjenizua në 560 ℃ për 6 orë, faza eutektike jo ekuilibër midis dendriteve të aliazhit u tret gradualisht, elementët e aliazhit u tretën në matricë, mikrostruktura ishte uniforme dhe madhësia mesatare e kokrrizës ishte rreth 125 μm (Figura 1b ).
Para homogjenizimit
Pas trajtimit uniformizues në 600°C për 6 orë
Fig.1 Struktura metalografike e aliazhit të aluminit 6063 para dhe pas trajtimit të homogjenizimit
Figura 2 tregon pamjen e 6063 shufrave të aliazhit të aluminit me raporte të ndryshme nxjerrjeje. Siç tregohet në figurën 2, cilësia e sipërfaqes së 6063 shufrave të aliazhit të aluminit të ekstruduar me raporte të ndryshme nxjerrjeje është e mirë, veçanërisht kur raporti i nxjerrjes rritet në 156 (që korrespondon me shpejtësinë e daljes së nxjerrjes së shufrave prej 48 m/min), ende nuk ka defekte të nxjerrjes si çarje dhe lëvrim në sipërfaqen e shufrës, që tregojnë se 6063 aliazh alumini gjithashtu ka performancë të mirë të formimit të nxjerrjes së nxehtë me shpejtësi të lartë dhe raport të madh nxjerrjeje.
Fig.2 Pamja e shufrave të aliazhit të aluminit 6063 me raporte të ndryshme nxjerrjeje
Figura 3 tregon mikrostrukturën metalografike të seksionit gjatësor të shufrës së aliazhit të aluminit 6063 me raporte të ndryshme nxjerrjeje. Struktura e kokrrizave të shufrës me raporte të ndryshme nxjerrjeje tregon shkallë të ndryshme zgjatimi ose përsosjeje. Kur raporti i nxjerrjes është 17, kokrrat origjinale zgjaten përgjatë drejtimit të nxjerrjes, të shoqëruara nga formimi i një numri të vogël kokrrizash të rikristalizuara, por kokrrat janë ende relativisht të trashë, me një madhësi mesatare të kokrrizave rreth 85 μm (Figura 3a) ; kur raporti i nxjerrjes është 25, kokrrat tërhiqen më të holla, numri i kokrrave të rikristalizuara rritet dhe madhësia mesatare e kokrrizave zvogëlohet në rreth 71 μm (Figura 3b); kur raporti i nxjerrjes është 39, me përjashtim të një numri të vogël kokrrizash të deformuara, mikrostruktura në thelb përbëhet nga kokrriza të rikristalizuara të barabarta me madhësi të pabarabartë, me një madhësi mesatare të kokrrizave rreth 60 μm (Figura 3c); kur raporti i nxjerrjes është 69, procesi dinamik i rikristalizimit ka përfunduar në thelb, kokrrizat origjinale të trashë janë transformuar plotësisht në kokrriza të rikristalizuara të strukturuara në mënyrë uniforme dhe madhësia mesatare e kokrrizës rafinohet në rreth 41 μm (Figura 3d); kur raporti i nxjerrjes është 156, me ecurinë e plotë të procesit dinamik të rikristalizimit, mikrostruktura është më uniforme dhe madhësia e kokrrizave rafinohet shumë në rreth 32 μm (Figura 3e). Me rritjen e raportit të nxjerrjes, procesi dinamik i rikristalizimit vazhdon më plotësisht, mikrostruktura e aliazhit bëhet më uniforme dhe madhësia e kokrrizës rafinohet ndjeshëm (Figura 3f).
Fig.3 Struktura metalografike dhe madhësia e kokrrizave të seksionit gjatësor të shufrave 6063 aliazh alumini me raporte të ndryshme nxjerrjeje
Figura 4 tregon shifrat e poleve të anasjellta të 6063 shufrave të aliazhit të aluminit me raporte të ndryshme nxjerrjeje përgjatë drejtimit të nxjerrjes. Mund të shihet se mikrostrukturat e shufrave të aliazhit me raporte të ndryshme nxjerrjeje prodhojnë të gjitha orientim të dukshëm preferencial. Kur raporti i nxjerrjes është 17, formohet një teksturë më e dobët <115>+<100> (Figura 4a); kur raporti i nxjerrjes është 39, përbërësit e teksturës janë kryesisht tekstura më e fortë <100> dhe një sasi e vogël e teksturës së dobët <115> (Figura 4b); kur raporti i nxjerrjes është 156, përbërësit e teksturës janë tekstura <100> me forcë të rritur ndjeshëm, ndërsa tekstura <115> zhduket (Figura 4c). Studimet kanë treguar se metalet kub të përqendruar në fytyrë kryesisht formojnë tekstura teli <111> dhe <100> gjatë nxjerrjes dhe vizatimit. Pasi të formohet tekstura, vetitë mekanike të aliazhit në temperaturën e dhomës tregojnë anizotropi të dukshme. Forca e teksturës rritet me rritjen e raportit të nxjerrjes, duke treguar se numri i kokrrizave në një drejtim të caktuar kristalor paralel me drejtimin e nxjerrjes në aliazh rritet gradualisht, dhe forca gjatësore në tërheqje e aliazhit rritet. Mekanizmat forcues të materialeve të nxjerrjes së nxehtë të aliazhit të aluminit 6063 përfshijnë forcimin e grimcave të imta, forcimin e dislokimit, forcimin e teksturës, etj. Brenda gamës së parametrave të procesit të përdorur në këtë studim eksperimental, rritja e raportit të nxjerrjes ka një efekt nxitës në mekanizmat e forcimit të mësipërm.
Fig.4 Diagrami i shtyllës së kundërt të shufrave të aliazhit të aluminit 6063 me raporte të ndryshme nxjerrjeje përgjatë drejtimit të nxjerrjes
Figura 5 është një histogram i vetive tërheqëse të aliazhit të aluminit 6063 pas deformimit në raporte të ndryshme nxjerrjeje. Rezistenca në tërheqje e aliazhit të derdhur është 170 MPa dhe zgjatja është 10.4%. Forca në tërheqje dhe zgjatja e aliazhit pas nxjerrjes janë përmirësuar ndjeshëm, dhe forca në tërheqje dhe zgjatja rriten gradualisht me rritjen e raportit të nxjerrjes. Kur raporti i nxjerrjes është 156, forca në tërheqje dhe zgjatja e aliazhit arrijnë vlerën maksimale, të cilat janë përkatësisht 228 MPa dhe 26,9%, që është rreth 34% më e lartë se forca në tërheqje e lidhjes së derdhur dhe rreth 158% më e lartë se zgjatjen. Rezistenca në tërheqje e aliazhit të aluminit 6063 e përftuar nga një raport i madh nxjerrjeje është afër vlerës së rezistencës në tërheqje (240 MPa) të përftuar nga nxjerrja këndore e barabartë me 4 kalime (ECAP), e cila është shumë më e lartë se vlera e rezistencës në tërheqje (171.1 MPa). e përftuar nga ekstrudimi ECAP me 1 kalim i aliazhit të aluminit 6063. Mund të shihet se një raport i madh nxjerrjeje mund të përmirësojë vetitë mekanike të aliazhit në një masë të caktuar.
Rritja e vetive mekanike të lidhjes me raportin e nxjerrjes vjen kryesisht nga forcimi i rafinimit të kokrrizave. Me rritjen e raportit të nxjerrjes, kokrrat rafinohen dhe densiteti i dislokimit rritet. Më shumë kufij kokrriza për njësi sipërfaqe mund të pengojnë në mënyrë efektive lëvizjen e dislokimeve, të kombinuara me lëvizjen e ndërsjellë dhe ndërthurjen e dislokimeve, duke përmirësuar kështu forcën e aliazhit. Sa më të imta të jenë kokrrat, aq më të përdredhur janë kufijtë e kokrrizave dhe deformimi plastik mund të shpërndahet në më shumë kokrriza, gjë që nuk është e favorshme për formimin e çarjeve, e lëre më për përhapjen e çarjeve. Më shumë energji mund të absorbohet gjatë procesit të thyerjes, duke përmirësuar kështu plasticitetin e lidhjes.
Fig.5 Vetitë tërheqëse të aliazhit të aluminit 6063 pas derdhjes dhe nxjerrjes
Morfologjia e thyerjes në tërheqje të aliazhit pas deformimit me raporte të ndryshme nxjerrjeje është paraqitur në Figurën 6. Nuk u gjetën gropëza në morfologjinë e thyerjes së kampionit të derdhur (Figura 6a), dhe thyerja ishte kryesisht e përbërë nga zona të sheshta dhe skaje grisëse , që tregon se mekanizmi i thyerjes në tërheqje të aliazhit të derdhur ishte kryesisht thyerje e brishtë. Morfologjia e thyerjes së aliazhit pas nxjerrjes ka ndryshuar ndjeshëm, dhe thyerja përbëhet nga një numër i madh gropëzash të barabarta, gjë që tregon se mekanizmi i thyerjes së aliazhit pas nxjerrjes ka ndryshuar nga thyerje e brishtë në thyerje duktile. Kur raporti i nxjerrjes është i vogël, gropëzat janë të cekëta dhe madhësia e gropëzës është e madhe dhe shpërndarja është e pabarabartë; ndërsa raporti i nxjerrjes rritet, numri i gropëzave rritet, madhësia e gropëzave është më e vogël dhe shpërndarja është uniforme (Figura 6b~f), që do të thotë se aliazhi ka plasticitet më të mirë, që është në përputhje me rezultatet e testit të vetive mekanike të mësipërme.
3 Përfundim
Në këtë eksperiment, efektet e raporteve të ndryshme të nxjerrjes në mikrostrukturën dhe vetitë e aliazhit të aluminit 6063 u analizuan me kusht që madhësia e biletës, temperatura e ngrohjes së shufrës dhe shpejtësia e nxjerrjes të mbeten të pandryshuara. Përfundimet janë si më poshtë:
1) Rikristalizimi dinamik ndodh në aliazh alumini 6063 gjatë nxjerrjes së nxehtë. Me rritjen e raportit të nxjerrjes, kokrrat rafinohen vazhdimisht, dhe kokrrat e zgjatura përgjatë drejtimit të nxjerrjes shndërrohen në kokrriza të rikristalizuara të barazbarta dhe forca e teksturës së telit <100> rritet vazhdimisht.
2) Për shkak të efektit të forcimit të kokrrave të imta, vetitë mekanike të lidhjes përmirësohen me rritjen e raportit të nxjerrjes. Brenda gamës së parametrave të provës, kur raporti i nxjerrjes është 156, forca në tërheqje dhe zgjatja e lidhjes arrijnë vlerat maksimale prej 228 MPa dhe 26.9%, përkatësisht.
Fig.6 Morfologjitë e thyerjes në tërheqje të aliazhit të aluminit 6063 pas derdhjes dhe nxjerrjes
3) Morfologjia e thyerjes së ekzemplarit të derdhur është e përbërë nga zona të sheshta dhe skaje të grisura. Pas ekstrudimit, fraktura përbëhet nga një numër i madh gropëzash të barabarta dhe mekanizmi i thyerjes shndërrohet nga thyerje e brishtë në thyerje duktile.
Koha e postimit: Nëntor-30-2024
