6063 хөнгөн цагааны хайлш нь бага хайлштай Al-Mg-Si цувралын дулааны боловсруулалттай хөнгөн цагааны хайлш юм. Энэ нь маш сайн шахмал хэвний гүйцэтгэл, сайн зэврэлтэнд тэсвэртэй, иж бүрэн механик шинж чанартай. Энэ нь амархан исэлдэж буддаг тул автомашины үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг. Хөнгөн автомашины чиг хандлага хурдасч, автомашины үйлдвэрлэлд 6063 хөнгөн цагааны хайлшаар хийсэн шахмал материалын хэрэглээ улам нэмэгдэв.
Шахмал материалын бичил бүтэц, шинж чанар нь шахалтын хурд, шахалтын температур, шахалтын харьцааны хосолсон нөлөөгөөр нөлөөлдөг. Тэдгээрийн дотроос шахалтын харьцаа нь ихэвчлэн шахалтын даралт, үйлдвэрлэлийн үр ашиг, үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжөөр тодорхойлогддог. Экструзын харьцаа бага байх үед хайлшийн хэв гажилт бага, бичил бүтцийн сайжруулалт нь тодорхойгүй; шахалтын харьцааг нэмэгдүүлэх нь үр тариаг мэдэгдэхүйц боловсронгуй болгож, бүдүүн ширхэгтэй хоёр дахь үе шатыг задалж, нэг төрлийн бичил бүтцийг олж авах, хайлшийн механик шинж чанарыг сайжруулах боломжтой.
6061 ба 6063 хөнгөн цагааны хайлш нь шахалтын явцад динамик дахин талстжилтад ордог. Экструзын температур тогтмол байх үед шахалтын харьцаа нэмэгдэхийн хэрээр ширхэгийн хэмжээ багасч, бэхжүүлэх үе шат нь нарийн тархаж, хайлшийн суналтын бат бэх ба суналт нь зохих хэмжээгээр нэмэгддэг; гэхдээ шахалтын харьцаа нэмэгдэхийн хэрээр шахах процесст шаардагдах шахах хүч мөн нэмэгдэж, илүү их дулааны нөлөө үзүүлж, хайлшийн дотоод температур нэмэгдэж, бүтээгдэхүүний гүйцэтгэл буурдаг. Энэхүү туршилт нь 6063 хөнгөн цагааны хайлшийн бичил бүтэц, механик шинж чанарт шахалтын харьцаа, ялангуяа их хэмжээний шахалтын харьцааны нөлөөг судалдаг.
1 Туршилтын материал, арга
Туршилтын материал нь 6063 хөнгөн цагааны хайлш бөгөөд химийн найрлагыг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв. Эмбүүгийн анхны хэмжээ нь Φ55 мм×165 мм бөгөөд нэгэн төрлийн болгосны дараа Φ50 мм×150 мм хэмжээтэй шахмал бэлдэц болгон боловсруулдаг. 560 хэмд 6 цагийн турш эмчилнэ. Бэлдэцийг 470 ℃ хүртэл халааж, дулаан байлгана. Экструзын торхны урьдчилан халаах температур 420 ℃, хэвний урьдчилан халаах температур 450 ℃ байна. Цутгах хурд (шахмал саваа хөдлөх хурд) V=5 мм/с өөрчлөгдөхгүй үед 5 бүлэг өөр өөр шахмал харьцааны туршилтыг хийж, шахалтын харьцаа R нь 17 (хавтангийн нүхний диаметр D=12 мм-тэй тохирч байна), 25 (D = 10 мм), 39 (D = 8 мм), 69 (D = 6 мм), 156 (D = 4 мм).
Хүснэгт 1 6063 Al хайлшийн химийн найрлага (х/х%)
Зүлгүүрээр нунтаглаж, механик өнгөлгөөний дараа металлографийн дээжийг 40%-ийн эзэлхүүнтэй HF урвалжаар 25 секунд орчим сийлсэн ба дээжийн металлографийн бүтцийг LEICA-5000 оптик микроскопоор ажиглав. 10 мм × 10 мм хэмжээтэй бүтэцтэй шинжилгээний дээжийг шахмал бариулын уртааш хэсгийн төвөөс зүсэж, гадаргуугийн стрессийн давхаргыг арилгахын тулд механик нунтаглах, сийлбэрлэх ажлыг гүйцэтгэсэн. Дээжийн гурван талст хавтгайн {111}, {200}, {220}-ын бүрэн бус туйлын дүрсийг PANalytical компанийн X′Pert Pro MRD рентген дифракцийн анализатороор хэмжиж, бүтэцтэй өгөгдлийг боловсруулж, дүн шинжилгээ хийсэн. X′Pert Data View болон X′Pert Texture программ.
Цутгамал хайлшийн суналтын дээжийг ембүүгийн төвөөс авч, суналтын дээжийг шахсны дараа шахах чиглэлийн дагуу таслав. Хэмжүүрийн талбайн хэмжээ Φ4 мм × 28 мм байв. Суналтын туршилтыг 2 мм/мин суналтын хурдтай SANS CMT5105 бүх нийтийн материалын туршилтын машин ашиглан хийсэн. Гурван стандарт сорьцын дундаж утгыг механик шинж чанарын өгөгдөл болгон тооцоолсон. Суналтын сорьцын хугарлын морфологийг бага томруулдаг сканнерийн электрон микроскоп (Quanta 2000, FEI, АНУ) ашиглан ажиглав.
2 Үр дүн ба хэлэлцүүлэг
Зураг 1-д нэгэн төрлийн болгохын өмнө болон дараа нь цутгамал 6063 хөнгөн цагааны хайлшийн металлографийн бичил бүтцийг үзүүлэв. Зураг 1а-д үзүүлснээр цутгамал бичил бүтэц дэх α-Al мөхлөгүүд хэмжээ нь харилцан адилгүй, олон тооны торлог β-Al9Fe2Si2 фазууд мөхлөгийн хил дээр цуглардаг ба үр тарианы дотор олон тооны мөхлөгт Mg2Si фазууд байдаг. Эмбүүг 560 ℃ температурт 6 цагийн турш нэгэн төрлийн болгосны дараа хайлшийн дендрит хоорондын тэнцвэрт бус эвтектик фаз аажмаар уусч, хайлшийн элементүүд матрицад уусч, бичил бүтэц жигд, ширхэгийн дундаж хэмжээ 125 мкм орчим байв (Зураг 1b). ).
Нэг төрлийн болгохын өмнө
600°С-т 6 цагийн турш жигдрүүлсний дараа
1-р зураг 6063 хөнгөн цагааны хайлшийг нэгэн төрлийн болгохын өмнө ба дараа хийсэн металлографийн бүтэц
Зураг 2-т янз бүрийн шахалтын харьцаатай 6063 хөнгөн цагааны хайлш баарны харагдах байдлыг харуулав. Зураг 2-т үзүүлснээр, янз бүрийн шахмал харьцаагаар шахагдсан 6063 хөнгөн цагаан хайлшны гадаргуугийн чанар сайн байна, ялангуяа шахалтын харьцаа 156 хүртэл нэмэгдсэн үед (барын шахалтын гаралтын хурд 48 м/мин) хэвээр байна. 6063 хөнгөн цагааны хайлш нь халуун шахалт сайтай болохыг харуулж байна. өндөр хурдтай, их хэмжээний шахалтын харьцааны дор гүйцэтгэлийг бүрдүүлэх.
Зураг.2 Өөр өөр шахалтын харьцаатай 6063 хөнгөн цагааны хайлш саваа харагдах байдал
3-р зурагт 6063 хөнгөн цагааны хайлшны уртааш хэсгийн металлографийн бичил бүтцийг янз бүрийн шахалтын харьцаагаар харуулав. Янз бүрийн шахалтын харьцаатай баарны ширхэгийн бүтэц нь янз бүрийн суналт эсвэл сайжруулалтыг харуулдаг. Цутгах харьцаа 17 байх үед анхны мөхлөгүүд нь шахалтын чиглэлийн дагуу сунаж, цөөн тооны дахин талстжсан мөхлөгүүд дагалддаг боловч мөхлөгүүд нь харьцангуй бүдүүн, дундаж ширхэгийн хэмжээ 85 мкм орчим байдаг (Зураг 3a) ; шахалтын харьцаа 25 байх үед үр тариа нь илүү нарийхан татагдаж, дахин талстжсан үр тарианы тоо нэмэгдэж, үр тарианы дундаж хэмжээ ойролцоогоор 71 μм болж буурдаг (Зураг 3б); шахалтын харьцаа 39 бол цөөн тооны хэв гажилттай мөхлөгөөс бусад тохиолдолд бичил бүтэц нь үндсэндээ тэгш бус хэмжээтэй, ижил тэнхлэгт дахин талстжсан мөхлөгүүдээс бүрдэх ба дундаж ширхэгийн хэмжээ 60 мкм орчим байна (Зураг 3в); шахалтын харьцаа 69 байх үед динамик дахин талстжих процесс үндсэндээ дуусч, том ширхэгтэй анхны ширхэгүүд нь жигд бүтэцтэй дахин талстжсан мөхлөгт бүрэн хувирч, үр тарианы дундаж хэмжээ ойролцоогоор 41 мкм хүртэл боловсронгуй болсон (Зураг 3d); шахалтын харьцаа 156 байх үед динамик дахин талстжих процесс бүрэн явагдсанаар микро бүтэц илүү жигд болж, ширхэгийн хэмжээ нь ойролцоогоор 32 μм хүртэл боловсронгуй болдог (Зураг 3e). Экструзын харьцаа нэмэгдэхийн хэрээр динамик дахин талстжих процесс илүү бүрэн явагдаж, хайлшийн бичил бүтэц жигд болж, ширхэгийн хэмжээ мэдэгдэхүйц сайжирдаг (Зураг 3f).
3-р зураг 6063 төрлийн хөнгөн цагааны хайлшны янз бүрийн шахалтын харьцаатай тууш хэсгийн металлографийн бүтэц, ширхэгийн хэмжээ
Зураг 4-т шахалтын чиглэлийн дагуу өөр өөр шахалтын харьцаатай 6063 хөнгөн цагаан хайлшны урвуу туйлын дүрсийг харуулав. Эндээс харахад янз бүрийн шахалтын харьцаатай хайлшин баарны бичил бүтэц нь бүгд тодорхой давуу талыг бий болгодог. Экструзын харьцаа 17 байх үед сул <115>+<100> бүтэц үүснэ (Зураг 4а); шахалтын харьцаа 39 байх үед бүтэц бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь голчлон бат бөх <100> бүтэцтэй, бага хэмжээний сул бүтэцтэй <115> бүтэцтэй (Зураг 4б); шахалтын харьцаа 156 байх үед бүтэц бүрэлдэхүүн хэсэг нь <100> бүтэцтэй байх ба бат бөх чанар нь мэдэгдэхүйц нэмэгддэг бол <115> бүтэц алга болдог (Зураг 4в). Судалгаанаас үзэхэд нүүр төвтэй куб металлууд нь шахах, зурах явцад голчлон <111> ба <100> утсан бүтэц үүсгэдэг. Бүтэц үүссэний дараа хайлшийн өрөөний температурын механик шинж чанар нь тодорхой анизотропийг харуулдаг. Шалтгааны харьцаа нэмэгдэхийн хэрээр бүтэц бат бэх нэмэгдэж, хайлш дахь шахалтын чиглэлтэй параллель тодорхой болор чиглэлд мөхлөгүүдийн тоо аажмаар нэмэгдэж, хайлшийн уртааш суналтын бат бэх нэмэгдэж байгааг харуулж байна. 6063 хөнгөн цагаан хайлштай халуун шахмал материалыг бэхжүүлэх механизмд нарийн ширхэгтэй бэхжилт, мултралыг бэхжүүлэх, бүтэц бэхжүүлэх гэх мэт орно. Энэхүү туршилтын судалгаанд ашигласан үйл явцын параметрүүдийн хүрээнд шахалтын харьцааг нэмэгдүүлэх нь дээрх бэхжүүлэх механизмд түлхэц үзүүлэх нөлөө үзүүлдэг.
Зураг.4 Цутгах чиглэлийн дагуу өөр өөр шахалтын харьцаатай 6063 хөнгөн цагаан хайлш саваа урвуу туйлын диаграмм
Зураг 5 нь 6063 хөнгөн цагааны хайлшийн янз бүрийн шахалтын харьцаагаар хэв гажилтын дараах суналтын шинж чанарын гистограмм юм. Цутгамал хайлшийн суналтын бат бэх нь 170 МПа, суналт нь 10.4% байна. Шахалтын дараа хайлшийн суналтын бат бэх ба суналт нь мэдэгдэхүйц сайжирч, шахалтын харьцаа нэмэгдэхийн хэрээр суналтын бат бэх ба суналт аажмаар нэмэгддэг. Шахалтын харьцаа 156 байх үед хайлшийн суналтын бат бэх ба суналт хамгийн их утгад хүрдэг бөгөөд энэ нь цутгамал хайлшийн суналтын бат бэхээс 34% орчим, хайлшийн суналтын бат бэхээс 228 МПа ба 26.9% байна. сунгалт. Их хэмжээний шахалтын харьцаагаар олж авсан 6063 хөнгөн цагааны хайлшийн суналтын бат бэх нь суналтын бат бэхийн утгаас (171.1 МПа) хамаагүй өндөр, 4 дамжлагатай тэнцүү сувгийн өнцгийн шахалтаар (ECAP) олж авсан суналтын бат бэхийн утгатай (240 МПа) ойролцоо байна. 6063 хөнгөн цагааны хайлшийг ECAP-ийн 1 дамжилтын шахалтаар олж авсан. Их хэмжээний шахалтын харьцаа нь хайлшийн механик шинж чанарыг тодорхой хэмжээгээр сайжруулж чаддаг болохыг харж болно.
Хайлшийн механик шинж чанарыг шахах харьцаагаар сайжруулах нь голчлон үр тарианы сайжруулалтыг бэхжүүлэхээс үүсдэг. Экструзын харьцаа нэмэгдэхийн хэрээр мөхлөгүүд боловсронгуй болж, мултрах нягт нь нэмэгддэг. Нэгж талбайд илүү үр тарианы хил хязгаар нь мултралын харилцан хөдөлгөөн, орооцолдолтой хослуулан мултрах хөдөлгөөнд үр дүнтэй саад учруулж, улмаар хайлшийн бат бөх чанарыг сайжруулдаг. Мөхлөг нь нарийн ширхэгтэй байх тусмаа мөхлөгийн хил хязгаар нь мушгирах ба хуванцар хэв гажилт нь илүү олон ширхэгт тархах боломжтой бөгөөд энэ нь хагарал үүсэхээс гадна хагарлын тархалтад ч тустай биш юм. Хагарлын явцад илүү их энерги шингээх боломжтой бөгөөд ингэснээр хайлшийн уян хатан чанарыг сайжруулна.
Зураг 5 Цутгамал болон шахалтын дараах 6063 хөнгөн цагааны хайлшийн суналтын шинж чанар
Янз бүрийн шахалтын харьцаатай хэв гажилтын дараах хайлшийн суналтын хугарлын морфологийг Зураг 6-д үзүүлэв. Цутгамал дээжийн хугарлын морфологид хонхорхой олдоогүй (Зураг 6а) бөгөөд хугарал нь голчлон хавтгай хэсгүүд болон урагдсан ирмэгүүдээс тогтсон байна. , цутгамал хайлшийн суналтын хугарлын механизм нь үндсэндээ хэврэг хугарал байсныг харуулж байна. Шахалтын дараах хайлшийн хугарлын морфологи ихээхэн өөрчлөгдсөн ба хугарал нь олон тооны тэнцүү тэнхлэгт хонхорхойноос бүрдсэн байгаа нь хайлшийн шахалтын дараа хугарлын механизм нь хэврэг хугарлаас уян хугарал болж өөрчлөгдсөнийг харуулж байна. Шахалтын харьцаа бага байх үед хонхорхой нь гүехэн, хонхорхой нь том хэмжээтэй, тархалт жигд бус байдаг; шахалтын харьцаа нэмэгдэхийн хэрээр хонхорхойн тоо нэмэгдэж, хонхорхойн хэмжээ багасч, жигд тархалттай байна (Зураг 6b~f) нь хайлш нь илүү уян хатан чанартай гэсэн үг бөгөөд энэ нь дээрх механик шинж чанарын туршилтын үр дүнтэй нийцэж байна.
3 Дүгнэлт
Энэхүү туршилтаар 6063 хөнгөн цагааны хайлшийн бичил бүтэц, шинж чанарт янз бүрийн шахалтын харьцааны нөлөөллийг бэлдэцний хэмжээ, ембүү халаах температур, шахах хурд өөрчлөгдөхгүй байх нөхцөлд шинжилсэн. Дүгнэлт нь дараах байдалтай байна.
1) Халуун шахалтын үед 6063 хөнгөн цагааны хайлшаар динамик дахин талстжилт үүсдэг. Шахалтын харьцаа нэмэгдэхийн хэрээр мөхлөгүүд тасралтгүй боловсронгуй болж, шахалтын чиглэлийн дагуу сунасан мөхлөгүүд тэнцүү тэнхлэгт дахин талстжсан ширхэгүүд болж хувирч, <100> утасны бүтэц тасралтгүй нэмэгддэг.
2) Нарийн ширхэгийг бэхжүүлэх нөлөөгөөр хайлшийн механик шинж чанар нь шахалтын харьцаа нэмэгдэх тусам сайжирдаг. Туршилтын параметрийн хүрээнд шахалтын харьцаа 156 байх үед хайлшийн суналтын бат бэх ба суналт нь тус тус 228 МПа ба 26.9% -ийн хамгийн дээд утгад хүрдэг.
Зураг.6 Цутгах болон шахалтын дараах 6063 хөнгөн цагааны хайлшийн суналтын хугарлын морфологи
3) Цутгамал сорьцын хугарлын морфологи нь хавтгай хэсгүүд болон урагдсан ирмэгүүдээс бүрдэнэ. Шалтгасны дараа хугарал нь олон тооны тэнцүү тэнхлэгтэй хонхорхойноос бүрдэх ба хугарлын механизм нь хэврэг хугарлаас уян хугарал болж хувирдаг.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 11-р сарын 30-ны хооронд
