6063アルミニウム合金は、低合金Al-Mg-Siシリーズ熱処理可能なアルミニウム合金に属します。優れた押出成形性能、優れた腐食抵抗、包括的な機械的特性を備えています。また、酸化の色が簡単なため、自動車業界でも広く使用されています。軽量自動車の傾向が加速されると、自動車産業における6063アルミニウム合金押出材料の適用もさらに増加しています。
押し出された材料の微細構造と特性は、押出速度、押出温度、押し出し比の複合効果の影響を受けます。その中で、押出比は主に押出圧力、生産効率、生産装置によって決定されます。押出比が小さい場合、合金の変形は小さく、微細構造の改良は明らかではありません。押出比を上げると、穀物を大幅に改善し、粗い第2相が壊れ、均一な微細構造を取得し、合金の機械的特性を改善することができます。
6061および6063アルミニウム合金は、押出プロセス中に動的な再結晶を受ける。押出温度が一定の場合、押出比が増加すると、粒子サイズが減り、強化相が細かく分散し、合金の引張強度と伸長がそれに応じて増加します。ただし、押出比が増加すると、押出プロセスに必要な押出力も増加し、熱効果が大きくなり、合金の内部温度が上昇し、生成物の性能が低下します。この実験は、6063アルミニウム合金の微細構造と機械的特性に対する押出比、特に大きな押出比の影響を研究しています。
1つの実験材料と方法
実験材料は6063アルミニウム合金で、化学組成を表1に示します。インゴットの元のサイズはφ55mm×165 mmで、均質化後にφ50mm×150 mmのサイズの押出ビレットに加工されています。 560℃で6時間治療。ビレットは470℃まで加熱され、暖かく保たれます。押出バレルの予熱温度は420°で、金型の予熱温度は450°です。押出速度（押出ロッドの移動速度）v = 5 mm/sが変更されたままで、異なる押出比テストの5つのグループが実行され、押出比rは17です（ダイホール径d = 12 mmに対応）、 25（d = 10 mm）、39（d = 8 mm）、69（d = 6 mm）、および156（d = 4 mm）。
表1 6063 AL合金の化学組成（WT/％）
サンドペーパーの研削と機械的研磨の後、金属グラフサンプルを約25秒間40％の体積分率を持つHF試薬でエッチングし、サンプルの金属構造がライカ-5000光学顕微鏡で観察されました。サイズが10 mm×10 mmのテクスチャ分析サンプルを、押し出されたロッドの縦方向のセクションの中心から切断し、表面応力層を除去するために機械的研削とエッチングを実施しました。サンプルの3つの結晶面{111}、{200}、および{220}の不完全な極の数値は、Panalytical CompanyのX'Pert Pro MRD X線回折分析装置によって測定され、テクスチャデータを処理および分析しました。 X'PertデータビューとX'Pertテクスチャソフトウェア。
鋳造合金の引張標本はインゴットの中心から採取され、引張標本は押出後に押し出し方向に沿って切断されました。ゲージ面積のサイズはφ4mm×28 mmでした。引張試験は、引張速度が2 mm/minのSANS CMT5105ユニバーサル材料試験機を使用して実行されました。 3つの標準標本の平均値は、機械的プロパティデータとして計算されました。引張標本の骨折形態は、低倍率走査型電子顕微鏡を使用して観察されました（Quanta 2000、FEI、USA）。
2つの結果と議論
図1は、均質化治療の前後のAs-Cast 6063アルミニウム合金の金属微細構造を示しています。図1Aに示すように、As-Cast微細構造のα-AL粒子のサイズはさまざまで、多数の網状β-AL9FE2SI2相が粒界に集まり、穀物内に多数の粒状Mg2SI相が存在します。インゴットを560℃で6時間均質化した後、合金樹状突起の間の非平衡共晶段階が徐々に溶解し、合金要素がマトリックスに溶解し、微細構造が均一で、平均粒サイズは約125μmでした（図1Bは約125μmでした。 ）。
均質化前
600°Cで6時間均一化した後
図1均質化治療前後の6063アルミニウム合金の金属構造
図2は、外出比が異なる6063アルミニウム合金バーの外観を示しています。図2に示すように、異なる押出比で押し出された6063アルミニウム合金バーの表面品質は、特に押出比が156に増加する場合（48 m/minのバー押出速度に対応）、まだありません亀裂やバーの表面での剥離などの押出欠陥は、6063アルミニウム合金が高速および大きな押出率の下でパフォーマンスを形成する優れた高温押出形成を示していることを示しています。
図2 6063の外観は、異なる押出比を持つアルミニウム合金ロッド
図3は、6063アルミニウム合金バーの縦方向セクションの金属微細構造を、異なる押出比を示しています。異なる押出比を持つバーの粒構造は、伸びまたは改良の程度が異なることを示しています。押出比が17の場合、元の粒子は押し出し方向に沿って伸びており、少数の再結晶粒の形成を伴いますが、粒子はまだ比較的粗く、平均粒サイズは約85μmです（図3a） ;押出比が25になると、粒子はより細長くなり、再結晶した粒子の数が増加し、平均粒サイズが約71μmに減少します（図3B）。押し出し比が39の場合、少数の変形粒子を除いて、微細構造は基本的に平均粒サイズの平均粒サイズの等軸の再結晶粒で構成されています（図3C）。押出比が69の場合、動的再結晶プロセスが基本的に完了し、粗い元の粒子は均一に構造化された再結晶粒に完全に変換され、平均粒子サイズは約41μmに改善されます（図3D）。押し出し比が156の場合、動的再結晶プロセスの完全な進行がある場合、微細構造はより均一であり、粒子サイズは約32μmまで洗練されています（図3E）。押出比の増加により、動的再結晶プロセスはより完全に進行し、合金微細構造がより均一になり、粒子サイズが大幅に改良されます（図3F）。
図3 6063のアルミニウム合金ロッドの縦断セクションの金属構造と粒度は、異なる押出比
図4は、押出方向に沿って異なる押出比を持つ6063アルミニウム合金バーの逆極の数値を示しています。異なる押出比を持つ合金バーの微細構造はすべて、明らかな優先的な方向を生成することがわかります。押出比が17の場合、より弱い<115>+<100>テクスチャが形成されます（図4a）。押出比が39の場合、テクスチャコンポーネントは主に強い<100>テクスチャと少量の弱い<115>テクスチャです（図4B）。押出比が156の場合、テクスチャコンポーネントは<100>テクスチャであり、強度が大幅に増加し、<115>テクスチャは消えます（図4C）。研究により、顔中心の立方金属は、主に押出と描画中に<111>および<100>ワイヤーテクスチャを形成することが示されています。テクスチャが形成されると、合金の室温の機械的特性は明らかな異方性を示します。テクスチャ強度は、押出比の増加とともに増加し、合金の押出方向に平行な特定の結晶方向の粒子の数が徐々に増加し、合金の縦方向の引張強度が増加することを示します。 6063アルミニウム合金ホット押出材料の強化メカニズムには、この実験的研究で使用されるプロセスパラメーターの範囲内で、細かい穀物強化、転位強化、テクスチャ強化などが含まれます。
図4押出方向に沿って離脱比が異なる6063アルミニウム合金ロッドの逆極図
図5は、異なる押出比での変形後の6063アルミニウム合金の引張特性のヒストグラムです。鋳造合金の引張強度は170 MPaで、伸長は10.4％です。押出後の合金の引張強度と伸長は大幅に改善され、押出比の増加とともに引張強度と伸長が徐々に増加します。押出比が156の場合、合金の引張強度と伸長は、それぞれ228 MPaと26.9％であり、鋳造合金の引張強度よりも約34％高く、約158％高く、最大値に達します。伸び。大きな押出率によって得られた6063アルミニウム合金の引張強度は、4パス等チャネル角押し出し（ECAP）によって得られた引張強度値（240 MPa）に近い、これは引張強度値（171.1 MPa）よりもはるかに高い（ECAP） 6063アルミニウム合金の1パスECAP押出により得られます。大きな押出比は、合金の機械的特性をある程度改善できることがわかります。
押出比による合金の機械的特性の強化は、主に粒子洗練の強化から得られます。押出比が増加すると、粒子が洗練され、転位密度が増加します。単位面積あたりのより多くの粒界境界は、脱臼の動きを効果的に妨害し、相互の動きと転位の絡み合いと組み合わせて、合金の強度を改善することができます。穀物が細かくなればなるほど、粒界の境界がより曲がり、塑性変形をより多くの穀物に分散させることができます。骨折プロセス中により多くのエネルギーを吸収することができ、それにより合金の可塑性が改善されます。
図5キャストと押し出し後の6063アルミニウム合金の引張特性
異なる押出比の変形後の合金の引張破壊形態を図6に示します。As-Castサンプルの骨折形態にディンプルは見つかりませんでした（図6a）。 、As-cast合金の引張破壊機構が主に脆性骨折であることを示しています。押出後の合金の骨折形態は大幅に変化し、骨折は多数の等軸ディンプルで構成されており、脱出後の合金の破壊機構が脆性骨折から延性骨折に変化したことを示しています。押出比が小さい場合、ディンプルは浅く、ディンプルのサイズが大きく、分布は不均一です。押出比が増加すると、ディンプルの数が増加すると、ディンプルのサイズが小さく、分布が均一になります（図6b〜F）。つまり、合金の可塑性が向上し、上記の機械的特性テスト結果と一致しています。
3結論
この実験では、6063アルミニウム合金の微細構造と特性に対する異なる押出比の影響は、ビレットサイズ、インゴット加熱温度、押出速度が変化しないという条件下で分析されました。結論は次のとおりです。
1）高温押出中の6063アルミニウム合金で動的再結晶が発生します。押出比の増加に伴い、粒子は継続的に洗練され、押し出し方向に沿って伸びた穀物は等軸の再結晶粒に変換され、<100>ワイヤテクスチャの強度が継続的に増加します。
2）細い粒の強化の影響により、押出比の増加により合金の機械的特性が改善されます。テストパラメーターの範囲内で、押出比が156の場合、合金の引張強度と伸長はそれぞれ228 MPaと26.9％の最大値に達します。
図6鋳造と押し出し後の6063アルミニウム合金の引張破壊形態
3）As-Cast標本の骨折形態は、平らな領域と裂け縁で構成されています。押出後、骨折は多数の等軸ディンプルで構成され、骨折メカニズムは脆性骨折から延性骨折に変換されます。
投稿時間：11月30日 - 2024年
