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を増やすことは、現代の新型車両の開発の方向性です。 6082 アルミニウム合金は、適度な強度、優れた成形性、溶接性、耐疲労性、耐食性を備えた熱処理可能な強化アルミニウム合金です。この合金はパイプ、ロッド、異形品に押し出すことができ、自動車部品、溶接構造部品、輸送、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に使用される 6082 アルミニウム合金に関する研究は限られています。したがって、この実験的研究では、6082 アルミニウム合金の元素含有量の範囲、押出プロセスのパラメーター、焼入れ方法などが合金プロファイルの性能と微細構造に及ぼす影響を調査します。この研究は、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ために、合金組成とプロセスパラメータを最適化することを目的としています。
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 – プロファイルの押出 – プロファイルのインライン焼入れ – 人工時効 – 試験片の準備。
1.1 インゴットの準備
6082 アルミニウム合金組成の国際範囲内で、同じ Si 元素含有量を持つ 3 つの組成が、より狭い制御範囲で選択され、6082-/6082''、6082-Z と表示されます。 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。具体的な合金組成の目標値を表１に示す。インゴット鋳造は半連続水冷鋳造法により行い、均質化処理を行った。 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、水ミスト冷却しながら 560°C で 2 時間均質化されました。
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、ビレットの加熱温度と急冷冷却速度に応じて適切に調整されました。押出成形品の断面を図 1 に示します。押出成形プロセスのパラメータを表 2 に示します。押出成形品の成形状態を図 2 に示します。
2.試験結果と分析
表 3 に示すように、3 つの組成範囲内の 6082 アルミニウム合金プロファイルの特定の化学組成は、Swiss 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、同一の押出パラメータ、および時効プロセスを使用した 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時間人工時効処理した後、島津AG-X100電子万能試験機を使用した引張試験のために、異形材の押出方向から標準試験片を採取しました。さまざまな組成および焼き入れ方法での人工時効後の機械的性能を表 4 に示します。
表 4 から、すべてのプロファイルの機械的性能が国家標準値を超え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、破断後の伸びが低くなりました。 6082-7 合金ビレットから製造されたプロファイルは、最高の機械的性能を備えていました。さまざまな固溶体法を使用した 6082-X 合金プロファイルは、急速冷却焼入れ法でより高い性能を示しました。
2.1.2 曲げ性能試験
電子万能試験機を使用して、サンプルの 3 点曲げ試験を実施しました。曲げ結果を図 3 に示します。図 3 は、6082-Z 合金ビレットから製造された製品の表面に深刻なオレンジ色の皮が発生し、表面に亀裂が発生したことを示しています。曲がったサンプルの裏側。 6082-X 合金ビレットから製造された製品は、曲げ性能が優れており、表面はオレンジ色の皮がなく滑らかで、曲げたサンプルの背面の幾何学的条件によって限定された位置に小さな亀裂しかありませんでした。
2.1.3 高倍率検査
微細構造分析のためにサンプルを Carl Zeiss AX10 光学顕微鏡で観察しました。 3 つの組成範囲の合金プロファイルの微細構造分析結果を図 4 に示します。図 4 は、6082-X ロッドと 6082-K 合金ビレットから製造された製品の粒度は類似しており、6082-X の粒度がわずかに優れていることを示しています。 6082-y 合金と比較した場合。 6082-Z 合金ビレットから製造された製品は、粒子サイズが大きく、皮質層が厚かったため、表面にオレンジ色の皮ができやすくなり、内部の金属結合が弱まりました。
2.2 結果の分析
上記の試験結果に基づいて、合金組成範囲の設計が押出異形材の微細構造、性能、成形性に大きく影響すると結論付けることができます。 Mg 元素含有量が増加すると、合金の可塑性が低下し、押出時に亀裂が発生します。 Mn、Cr、Ti の含有量が高いと、微細構造の微細化にプラスの効果があり、その結果、表面品質、曲げ性能、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 含有量が増加すると、合金の可塑性が低下し、押出時に亀裂が発生します。
Mn、Cr、Ti は微細構造の微細化にプラスの効果をもたらし、押出製品の表面品質と曲げ性能の向上につながります。
焼き入れ冷却強度の違いは、6082 アルミニウム合金プロファイルの性能に顕著な影響を与えます。自動車用途では、ウォーターミストによる急冷プロセスの後に水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保証されます。
MAT Aluminium の May Jiang が編集
投稿日時: 2024 年 3 月 26 日
