自動車の軽量化は、世界の自動車産業の共通の目標です。自動車部品におけるアルミニウム合金材料の使用拡大は、現代の新型車の開発方向です。6082アルミニウム合金は、熱処理可能な強化アルミニウム合金で、適度な強度、優れた成形性、溶接性、耐疲労性、耐食性を備えています。この合金は、パイプ、ロッド、プロファイルへの押し出し加工が可能で、自動車部品、溶接構造部品、輸送機器、建設業界で広く使用されています。
現在、中国では新エネルギー車用6082アルミニウム合金に関する研究は限られています。そこで本研究では、6082アルミニウム合金の元素含有量範囲、押出工程パラメータ、焼入れ方法などが合金プロファイルの性能と微細組織に及ぼす影響を調査します。本研究の目的は、合金組成と工程パラメータを最適化し、新エネルギー車に適した6082アルミニウム合金材料を製造することです。
1. 試験材料と方法
実験プロセスフロー：合金組成比 – インゴットの溶解 – インゴットの均質化 – インゴットのビレットへの切断 – プロファイルの押し出し – プロファイルのインライン急冷 – 人工時効 – 試験片の準備。
1.1 インゴットの準備
6082アルミニウム合金の国際組成範囲内で、より狭い管理範囲を持つ3つの組成が選択され、6082-/6082″、6082-Zとラベル付けされ、Si元素含有量は同じです。Mg元素含有量、y > z、Mn元素含有量、x > y > z、Cr、Ti元素含有量、x > y = z。具体的な合金組成目標値は表1に示されています。インゴット鋳造は、半連続水冷鋳造法を使用して行われ、その後均質化処理が行われました。3つのインゴットはすべて、工場の確立されたシステムを使用して、560°Cで2時間、水ミスト冷却により均質化されました。
1.2 プロファイルの押し出し
押出プロセスパラメータは、ビレット加熱温度と焼入れ冷却速度に応じて適切に調整されました。押出プロファイルの断面を図1に示します。押出プロセスパラメータは表2に示します。押出プロファイルの成形状態を図2に示します。
2.テスト結果と分析
6082 アルミニウム合金プロファイルの 3 つの組成範囲内での特定の化学組成は、表 3 に示すように、スイス ARL 直読分光計を使用して決定されました。
2.1 パフォーマンステスト
比較するために、異なる焼入れ方法、同一の押し出しパラメータ、および時効プロセスを備えた 3 つの組成範囲の合金プロファイルの性能を調べました。
2.1.1 機械的性能
175℃で8時間の人工時効処理後、押出方向から標準試験片を採取し、島津製作所製電子式万能試験機AG-X100を用いて引張試験を行った。異なる組成および焼入れ方法における人工時効後の機械的特性を表4に示す。
表4から、すべてのプロファイルの機械的性能が国家規格値を上回っていることがわかります。6082-Z合金ビレットから製造されたプロファイルは、破断伸びが低く、6082-7合金ビレットから製造されたプロファイルは最も高い機械的性能を示しました。6082-X合金プロファイルは、異なる固溶体法を用いて製造されましたが、急冷焼入れ法によってより高い性能を示しました。
2.1.2 曲げ性能試験
電子式万能試験機を用いてサンプルの3点曲げ試験を実施し、その結果を図3に示す。図3から、6082-Z合金ビレットから製造された製品は、曲げ試験片の表面に顕著なオレンジピールが発生し、裏面に割れが発生していることがわかる。一方、6082-X合金ビレットから製造された製品は、曲げ性能が優れ、オレンジピールのない滑らかな表面を呈し、曲げ試験片の裏面には幾何学的条件によって制限された位置に小さな割れが発生したのみであった。
2.1.3 高倍率検査
サンプルはCarl Zeiss AX10光学顕微鏡を用いて微細構造分析を行いました。3つの組成範囲の合金プロファイルにおける微細構造分析結果を図4に示します。図4は、6082-X合金棒鋼と6082-K合金ビレットから製造された製品の結晶粒径がほぼ同等であり、6082-X合金の方が6082-y合金よりもわずかに結晶粒径が優れていることを示しています。6082-Z合金ビレットから製造された製品は結晶粒径が大きく、皮質層が厚く、表面のオレンジピールが発生しやすく、内部の金属結合が弱まりやすいことが示されました。
2.2 結果分析
上記の試験結果に基づき、合金組成範囲の設計は、押出形材のミクロ組織、性能、および成形性に大きな影響を与えると結論付けられます。Mg元素含有量の増加は合金の塑性低下を招き、押出成形中に割れが発生しやすくなります。Mn、Cr、Ti含有量の増加はミクロ組織の微細化にプラスの効果をもたらし、ひいては表面品質、曲げ性能、そして全体的な性能にプラスの影響を与えます。
3.結論
Mg元素は6082アルミニウム合金の機械的性能に大きな影響を与えます。Mg含有量の増加は合金の塑性特性を低下させ、押出成形時に割れの発生につながります。
Mn、Cr、Ti は微細構造の微細化にプラスの効果をもたらし、押し出し製品の表面品質と曲げ性能を向上させます。
6082アルミニウム合金プロファイルの性能には、焼入れ冷却強度の違いが顕著な影響を与えます。自動車用途では、水ミストによる焼入れとそれに続くスプレー冷却を採用することで、機械的性能が向上し、プロファイルの形状と寸法精度が確保されます。
MAT AluminumのMay Jiangによる編集
投稿日時: 2024年3月26日
