6063 سبيكة الألمنيوم تنتمي إلى سبيكة الألمنيوم القابلة للمعالجة بالحرارة. إنه يحتوي على أداء صب ممتاز ، ومقاومة التآكل الجيدة والخصائص الميكانيكية الشاملة. كما أنه يستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات بسبب سهولة تلوين الأكسدة. مع تسريع اتجاه السيارات الخفيفة الوزن ، زاد تطبيق مواد 6063 من سبيكة الألومنيوم في صناعة السيارات أيضًا.
تتأثر البنية المجهرية وخصائص المواد المقذوفات بالتأثيرات المشتركة لسرعة البثق ودرجة حرارة البثق ونسبة البثق. من بينها ، يتم تحديد نسبة البثق بشكل أساسي من خلال ضغط البثق ، وكفاءة الإنتاج ومعدات الإنتاج. عندما تكون نسبة البثق صغيرة ، يكون تشوه السبائك صغيرًا وتحسين البنية المجهرية غير واضح ؛ يمكن أن تؤدي زيادة نسبة البثق إلى تحسين الحبوب بشكل كبير ، وتفتيت المرحلة الثانية الخشنة ، والحصول على بنية مجهرية موحدة ، وتحسين الخواص الميكانيكية للسبائك.
تخضع سبائك الألومنيوم 6061 و 6063 لإعادة التبلور الديناميكي أثناء عملية البثق. عندما تكون درجة حرارة البثق ثابتة ، مع زيادة نسبة البثق ، يتناقص حجم الحبوب ، يتم تشتت مرحلة التقوية بدقة ، وتزداد قوة الشد واستطالة السبائك وفقًا لذلك ؛ ومع ذلك ، مع زيادة نسبة البثق ، تزداد قوة البثق المطلوبة لعملية البثق ، مما يسبب تأثيرًا حراريًا أكبر ، مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحرارة الداخلية للسبائك ، وتناقص أداء المنتج. تدرس هذه التجربة تأثير نسبة البثق ، وخاصة نسبة البثق الكبيرة ، على البنية المجهرية والخصائص الميكانيكية لسبائك الألومنيوم 6063.
1 المواد والأساليب التجريبية
المادة التجريبية هي 6063 سبيكة الألومنيوم ، ويظهر التركيب الكيميائي في الجدول 1. الحجم الأصلي للبيون هو 55 ملم × 165 مم ، ويتم معالجته في قاطرة بثق بحجم φ50 مم × 150 مم بعد التجانس العلاج في 560 ℃ لمدة 6 ساعات. يتم تسخين البليت إلى 470 ℃ ويبقي الدفء. درجة حرارة التسخين المسبق لبرميل البثق هي 420 ℃ ، ودرجة حرارة التسخين المسبق للقالب 450 ℃. عندما تظل سرعة البثق (سرعة نقل قضيب القذف) V = 5 مم/ثانية لم تتغير ، يتم إجراء 5 مجموعات من اختبارات نسبة البثق المختلفة ، ونسب البثق R هي 17 (تقابل قطر ثقب الموت D = 12 مم) ، ، ، 25 (د = 10 مم) ، 39 (د = 8 مم) ، 69 (د = 6 مم) ، و 156 (د = 4 مم).
الجدول 1 التركيبات الكيميائية من 6063 آل سبيكة (وزن/٪)
بعد طحن ورق الصنفرة والتلميع الميكانيكي ، تم حفر العينات المعدنية مع كاشف HF بكسر حجم 40 ٪ لنحو 25 ثانية ، ولوحظ هيكل المعادن للعينات على المجهر الضوئي LEICA-5000. تم قطع عينة تحليل الملمس بحجم 10 مم × 10 مم من وسط القسم الطولي من قضيب البسر ، وتم إجراء الطحن الميكانيكي والحفر لإزالة طبقة الإجهاد السطحي. تم قياس الأرقام القطب غير المكتملة للطائرات البلورية الثلاث {111} و {200} و {220} من العينة بواسطة محلل حيود X′Pert Pro MRD للأشعة السينية لشركة Panalytical ، وتم معالجة بيانات الملمس وتحليلها بواسطة X′pert Data View و X′pert Texture Software.
تم أخذ عينة الشد من سبيكة الممثلين من وسط السبيكة ، وتم قطع عينة الشد على طول اتجاه البثق بعد البثق. كان حجم منطقة المقياس φ4 مم × 28 مم. تم إجراء اختبار الشد باستخدام آلة اختبار المواد العالمية SANS CMT5105 بمعدل شد يبلغ 2 مم/دقيقة. تم حساب متوسط القيمة للعينات القياسية الثلاثة كبيانات الخاصية الميكانيكية. ولوحظ مورفولوجيا الكسر في عينات الشد باستخدام مجهر إلكتروني المسح الضوئي منخفض التعددية (Quanta 2000 ، FEI ، الولايات المتحدة الأمريكية).
2 النتائج والمناقشة
يوضح الشكل 1 البنية المجهرية المعدنية لسبائك الألومنيوم 6063 AS 6063 قبل وبعد علاج التجانس. كما هو مبين في الشكل 1A ، تختلف حبيبات α-al في البنية المجهرية AS ، وتجمع عدد كبير من مراحل β-AL9FE2SI2 الشبكي على حدود الحبوب ، ويوجد عدد كبير من مراحل MG2SI الحبيبية داخل الحبوب. بعد أن تم تجانس السبيكة عند 560 ℃ لمدة 6 ساعات ، تم حل الطور غير المتوازن بين شجيري السبائك تدريجياً ، وكانت عناصر السبائك الذائبة في المصفوفة ، وكانت البنية المجهرية موحدة ، وكان متوسط حجم الحبوب حوالي 125 ميكرون (الشكل 1 ب (الشكل 1 ب (الشكل 1 ب (الشكل 1 ب (الشكل 1 ب ( ).
قبل التجانس
بعد العلاج الموحد عند 600 درجة مئوية لمدة 6 ساعات
الشكل 1 البنية المعدنية لسبائك الألومنيوم 6063 قبل وبعد علاج التجانس
يوضح الشكل 2 مظهر قضبان سبائك الألومنيوم 6063 مع نسب بثق مختلفة. كما هو مبين في الشكل 2 ، فإن جودة السطح من قضبان سبيكة الألومنيوم 6063 المقذوف بنسب البثق المختلفة جيدة ، خاصةً عندما يتم زيادة نسبة البثق إلى 156 (تقابل سرعة منفذ البثق البار تشير عيوب البثق مثل الشقوق والتقشير على سطح الشريط ، مما يشير إلى أن سبائك 6063 من الألومنيوم لديها أيضًا أداءً جيدًا لتشكيل البثق الساخن تحت السرعة العالية والبثق الكبير نسبة.
الشكل 2 ظهور 6063 قضبان سبائك الألومنيوم مع نسب بثق مختلفة
يوضح الشكل 3 البنية المجهرية المعدنية للقسم الطولي من شريط سبائك الألومنيوم 6063 مع نسب بثق مختلفة. يظهر بنية الحبوب من الشريط مع نسب البثق المختلفة درجات مختلفة من الاستطالة أو التحسين. عندما تكون نسبة البثق 17 ، يتم استطالة الحبوب الأصلية على طول اتجاه البثق ، مصحوبًا بتكوين عدد صغير من الحبوب المعاد بلورة ، لكن الحبوب لا تزال خشنة نسبيًا ، مع متوسط حجم الحبوب حوالي 85 ميكرون (الشكل 3A) ؛ عندما تكون نسبة البثق 25 ، يتم سحب الحبوب أكثر نحافة ، ويزداد عدد الحبوب المعاد بلورة ، وينخفض متوسط حجم الحبوب إلى حوالي 71 ميكرون (الشكل 3 ب) ؛ عندما تكون نسبة البثق 39 ، باستثناء عدد صغير من الحبوب المشوهة ، تتكون البنية المجهرية بشكل أساسي من حبيبات إعادة التبلور ذات الحجم غير المتكافئ ، مع متوسط حجم الحبوب حوالي 60 ميكرون (الشكل 3C) ؛ عندما تكون نسبة البثق 69 ، يتم إكمال عملية إعادة التبلور الديناميكي بشكل أساسي ، تم تحويل الحبوب الأصلية الخشنة بالكامل إلى حبوب إعادة التبلور المنظمة بشكل موحد ، ويتم تحسين متوسط حجم الحبوب إلى حوالي 41 ميكرومتر (الشكل 3D) ؛ عندما تكون نسبة البثق 156 ، مع التقدم الكامل لعملية إعادة التبلور الديناميكي ، تكون البنية المجهرية أكثر اتساقًا ، ويتم تحسين حجم الحبوب إلى حوالي 32 ميكرومتر (الشكل 3E). مع زيادة نسبة البثق ، تستمر عملية إعادة التبلور الديناميكي بشكل كامل ، تصبح البنية المجهرية للسبائك أكثر اتساقًا ، ويتم تكرير حجم الحبوب بشكل كبير (الشكل 3F).
الشكل 3 بنية المعادن وحجم الحبوب من القسم الطولي من 6063 قضبان سبيكة الألومنيوم مع نسب البثق المختلفة
يوضح الشكل 4 أرقام القطب العكسية لأشرطة سبائك الألومنيوم 6063 مع نسب بثق مختلفة على طول اتجاه البثق. يمكن ملاحظة أن الهياكل المجهرية لأشرطة السبائك مع نسب البثق المختلفة جميعها تنتج اتجاه تفضيلي واضح. عندما تكون نسبة البثق 17 ، يتم تشكيل نسيج أضعف <115>+<00> (الشكل 4A) ؛ عندما تكون نسبة البثق 39 ، تكون مكونات النسيج هي بشكل أساسي الملمس الأقوى <00> وكمية صغيرة من الملمس <115> الضعيف (الشكل 4B) ؛ عندما تكون نسبة البثق 156 ، تكون مكونات الملمس هي الملمس <100> مع زيادة كبيرة في القوة ، بينما يختفي الملمس <115> (الشكل 4C). وقد أظهرت الدراسات أن المعادن المكعبة المتمحورة حول الوجه تتشكل بشكل أساسي <111> و <00> قوام الأسلاك أثناء البثق والرسم. بمجرد تكوين الملمس ، تظهر الخواص الميكانيكية لدرجة حرارة الغرفة للسبائك تباينًا واضحًا. تزداد قوة الملمس مع زيادة نسبة البثق ، مما يشير إلى أن عدد الحبوب في اتجاه بلوري معين موازي لاتجاه البثق في السبائك يزداد تدريجياً ، وزيادة قوة الشد الطولية للسبائك. تشمل آليات التقوية في مواد البثق الساخنة 6063 من سبيكة الألومنيوم تعزيز الحبوب الدقيقة ، وتعزيز الخلع ، وتقوية الملمس ، وما إلى ذلك.
الشكل 4 مخطط عكسي القطب من 6063 قضبان سبيكة الألومنيوم مع نسب البثق المختلفة على طول اتجاه البثق
الشكل 5 هو رسم بياني لخصائص الشد لسبائك الألومنيوم 6063 بعد التشوه في نسب البثق المختلفة. قوة الشد لسبائك الممثلين هي 170 ميجا باسكال والاستطالة 10.4 ٪. يتم تحسين قوة الشد واستطالة السبائك بعد البثق بشكل كبير ، وتزداد قوة الشد والاستطالة تدريجيا مع زيادة نسبة البثق. عندما تكون نسبة البثق 156 ، تصل قوة الشد واستطالة السبائك إلى أقصى قيمة ، والتي تبلغ 228 ميجا باسكال و 26.9 ٪ ، على التوالي ، والتي تبلغ حوالي 34 ٪ من قوة الشد من سبيكة المصبوب وحوالي 158 ٪ أعلى من الاستطالة. إن قوة الشد من سبائك الألومنيوم 6063 التي تم الحصول عليها بواسطة نسبة بثق كبيرة قريبة من قيمة قوة الشد (240 ميجا باسكال) التي تم الحصول عليها بواسطة بثق الزاوي القناة المساواة في 4 تمرير (ECAP) ، وهو أعلى بكثير من قيمة قوة الشد (171.1 ميجا باسكال) تم الحصول عليها من قبل 1 تمرير ECAP بثق من سبيكة الألومنيوم 6063. يمكن ملاحظة أن نسبة البثق الكبيرة يمكن أن تحسن الخصائص الميكانيكية للسبائك إلى حد ما.
يأتي تعزيز الخواص الميكانيكية للسبائك عن طريق نسبة البثق بشكل أساسي من تعزيز تحسين الحبوب. مع زيادة نسبة البثق ، يتم تحسين الحبوب وزيادة كثافة الخلع. يمكن أن يعيق المزيد من حدود الحبوب في منطقة الوحدة بشكل فعال حركة الاضطرابات ، إلى جانب الحركة المتبادلة وتشابك الاضطرابات ، وبالتالي تحسين قوة السبائك. كلما كانت الحبوب الأكثر روعة ، كلما كانت حدود الحبوب أكثر تعبيرية ، يمكن تشتت تشوه البلاستيك في المزيد من الحبوب ، وهو ما لا يفضي إلى تشكيل الشقوق ، ناهيك عن انتشار الشقوق. يمكن امتصاص المزيد من الطاقة أثناء عملية الكسر ، وبالتالي تحسين اللدونة للسبائك.
الشكل 5 خصائص الشد من سبيكة الألومنيوم 6063 بعد الصب والبثق
يوضح الشكل 6 تشكل تشكل كسر الشد للسبائك بعد التشوه مع نسب البثق المختلفة. ، مما يشير إلى أن آلية كسر الشد للسبائك الصبغة كانت بشكل أساسي كسر هش. لقد تغير مورفولوجيا الكسر في السبائك بعد البثق بشكل كبير ، ويتألف الكسر من عدد كبير من الدمامل المعادلة ، مما يشير إلى أن آلية الكسر للسبائك بعد أن تغيرت من الكسر الهش إلى كسر الدكتايل. عندما تكون نسبة البثق صغيرة ، تكون الدمامل ضحلة وحجم الخافت كبير ، والتوزيع غير متساو ؛ مع زيادة نسبة البثق ، يزداد عدد الدمامل ، يكون حجم dimple أصغر ويكون التوزيع موحدًا (الشكل 6B ~ F) ، مما يعني أن السبائك لها اللدونة أفضل ، والتي تتوافق مع نتائج اختبار الخصائص الميكانيكية أعلاه.
3 خاتمة
في هذه التجربة ، تم تحليل تأثيرات نسب البثق المختلفة على البنية المجهرية وخصائص سبيكة الألومنيوم 6063 في ظل حالة أن حجم البليت ودرجة حرارة التدفئة وسرعة البثق لم تتغير. الاستنتاجات هي كما يلي:
1) يحدث إعادة التبلور الديناميكي في سبيكة الألومنيوم 6063 أثناء البثق الساخن. مع زيادة نسبة البثق ، يتم تنقيح الحبوب بشكل مستمر ، ويتم تحويل الحبوب ممدودة على طول اتجاه البثق إلى حبوب إعادة التبلور المعادن ، ويتم زيادة قوة نسيج <100> السلك بشكل مستمر.
2) بسبب تأثير تقوية الحبوب الدقيقة ، يتم تحسين الخواص الميكانيكية للسبائك مع زيادة نسبة البثق. ضمن نطاق معلمات الاختبار ، عندما تكون نسبة البثق 156 ، تصل قوة الشد واستطالة السبائك إلى أقصى قيم 228 ميجا باسكال و 26.9 ٪ على التوالي.
الشكل 6 تشكلات كسر الشد من سبيكة الألومنيوم 6063 بعد الصب والبثق
3) يتكون مورفولوجيا الكسر في العينة AS من المناطق المسطحة وحواف المسيل للدموع. بعد البثق ، يتكون الكسر من عدد كبير من الدمامل المعادلة ، ويتحول آلية الكسر من كسر هش إلى كسر الدكتايل.
وقت النشر: نوفمبر -30-2024
