6063 alüminium ərintisi aşağı ərintili Al-Mg-Si seriyalı istiliklə müalicə olunan alüminium ərintisinə aiddir. O, əla ekstruziya qəlibləmə performansına, yaxşı korroziyaya davamlılığa və hərtərəfli mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir. Asan oksidləşmə ilə rəngləndiyi üçün avtomobil sənayesində də geniş istifadə olunur. Yüngül avtomobillərin trendinin sürətlənməsi ilə 6063 alüminium ərintisi ekstruziya materiallarının avtomobil sənayesində tətbiqi də daha da artdı.
Ekstruziya edilmiş materialların mikro strukturu və xassələri ekstruziya sürətinin, ekstruziya temperaturunun və ekstruziya nisbətinin birgə təsirindən təsirlənir. Onların arasında ekstruziya nisbəti əsasən ekstruziya təzyiqi, istehsalın səmərəliliyi və istehsal avadanlığı ilə müəyyən edilir. Ekstrüzyon nisbəti kiçik olduqda, ərintinin deformasiyası kiçikdir və mikro quruluşun zərifliyi aydın deyil; ekstruziya nisbətinin artırılması taxılları əhəmiyyətli dərəcədə saflaşdıra, qaba ikinci fazanı parçalaya, vahid mikro quruluş əldə edə və ərintinin mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıra bilər.
6061 və 6063 alüminium ərintiləri ekstruziya prosesində dinamik yenidən kristallaşmaya məruz qalır. Ekstruziya temperaturu sabit olduqda, ekstruziya nisbəti artdıqca, taxıl ölçüsü azalır, möhkəmləndirmə mərhələsi incə dağılır və ərintilərin dartılma gücü və uzanması müvafiq olaraq artır; lakin ekstruziya nisbəti artdıqca, ekstruziya prosesi üçün tələb olunan ekstruziya qüvvəsi də artır, daha böyük istilik effektinə səbəb olur, ərintinin daxili temperaturunun yüksəlməsinə və məhsulun məhsuldarlığının azalmasına səbəb olur. Bu təcrübə ekstruziya nisbətinin, xüsusilə böyük ekstruziya nisbətinin 6063 alüminium ərintisi mikrostrukturuna və mexaniki xassələrinə təsirini öyrənir.
1 Eksperimental materiallar və üsullar
Təcrübə materialı 6063 alüminium ərintisi və kimyəvi tərkibi Cədvəl 1-də göstərilmişdir. Külçənin ilkin ölçüsü Φ55 mm×165 mm-dir və 560 ℃ temperaturda 6 saat ərzində homogenləşdirmə emalından sonra Φ50 mm×150 mm ölçüsündə ekstruziya lövhəsinə işlənir. Kütlə 470 ℃-ə qədər qızdırılır və isti saxlanılır. Ekstruziya barelinin əvvəlcədən qızdırılması temperaturu 420 ℃, kalıbın əvvəlcədən qızdırılması temperaturu isə 450 ℃-dir. Ekstruziya sürəti (ekstruziya çubuğunun hərəkət sürəti) V=5 mm/s dəyişməz qaldıqda, 5 qrup müxtəlif ekstruziya nisbəti testləri aparılır və ekstruziya əmsalları R 17 (kalıp çuxurunun diametrinə uyğundur D=12 mm), 25 (D=10 mm), 39 (D=8 mm), (mm), 69 (D=5) və 69 (D=5).
Cədvəl 1 6063 Al xəlitəsinin kimyəvi tərkibi (ağırlıq/%)
Zımpara üyüdülməsindən və mexaniki cilalanmasından sonra metalloqrafik nümunələr təxminən 25 saniyə ərzində həcmi 40% olan HF reagenti ilə işlənmiş və nümunələrin metalloqrafik quruluşu LEICA-5000 optik mikroskopunda müşahidə edilmişdir. Ekstruziya edilmiş çubuqun uzununa kəsişməsinin mərkəzindən ölçüsü 10 mm × 10 mm olan faktura təhlili nümunəsi kəsilmiş və səthdəki gərginlik qatını çıxarmaq üçün mexaniki daşlama və aşındırma aparılmışdır. Nümunənin üç kristal müstəvisinin {111}, {200} və {220} natamam qütb rəqəmləri PANalytical Şirkətinin X′Pert Pro MRD rentgen difraksiya analizatoru ilə ölçüldü və faktura məlumatları X′Pert Data View və X′Pert Texture proqram təminatı ilə işlənib təhlil edildi.
Tökmə ərintinin dartılma nümunəsi külçənin mərkəzindən götürüldü və çəkilmə nümunəsi ekstruziyadan sonra ekstruziya istiqaməti boyunca kəsildi. Ölçmə sahəsinin ölçüsü Φ4 mm × 28 mm idi. Dartma sınağı 2 mm/dəq dartılma sürəti ilə SANS CMT5105 universal material sınaq maşını ilə aparılmışdır. Üç standart nümunənin orta dəyəri mexaniki xüsusiyyət məlumatları kimi hesablanmışdır. Dartma nümunələrinin qırılma morfologiyası aşağı böyüdücü skan edən elektron mikroskopu (Quanta 2000, FEI, ABŞ) istifadə edərək müşahidə edilmişdir.
2 Nəticələr və müzakirə
Şəkil 1, homogenləşdirmə emalından əvvəl və sonra 6063 alüminium ərintisinin metaloqrafik mikro strukturunu göstərir. Şəkil 1a-da göstərildiyi kimi, tökmə mikrostrukturdakı α-Al dənələri ölçülərinə görə dəyişir, taxıl sərhədlərində çoxlu sayda retikulyar β-Al9Fe2Si2 fazaları toplanır və taxılların içərisində çoxlu sayda dənəvər Mg2Si fazaları mövcuddur. Külçə 560 ℃ temperaturda 6 saat ərzində homojenləşdirildikdən sonra ərinti dendritləri arasında qeyri-tarazlıq evtektik faza tədricən həll olundu, ərinti elementləri matrisə həll olundu, mikro struktur vahid idi və orta taxıl ölçüsü təxminən 125 μm idi (Şəkil 1b).
Homojenləşdirmədən əvvəl
6 saat ərzində 600°C-də vahid müalicədən sonra
Fig.1 Homojenləşdirmə emalından əvvəl və sonra 6063 alüminium ərintisi metaloqrafik quruluşu
Şəkil 2, müxtəlif ekstruziya nisbətlərinə malik 6063 alüminium ərintisi çubuqlarının görünüşünü göstərir. Şəkil 2-də göstərildiyi kimi, müxtəlif ekstruziya nisbətləri ilə ekstrüde edilmiş 6063 alüminium ərintisi çubuqlarının səth keyfiyyəti yaxşıdır, xüsusən ekstruziya nisbəti 156-a yüksəldildikdə (çubuqun ekstruziya çıxış sürətinə 48 m/dəq uyğun gəlir), hələ də çatlar və soyulma kimi ekstruziya qüsurları yoxdur ki, bütün alüminiumun ekstruziya səthində yaxşı istiləşir60 yüksək sürət və böyük ekstruziya nisbəti altında performansın formalaşması.
Fig.2 Müxtəlif ekstruziya nisbətlərinə malik 6063 alüminium ərintisi çubuqlarının görünüşü
Şəkil 3, müxtəlif ekstruziya nisbətləri olan 6063 alüminium ərintisi çubuğunun uzununa kəsişməsinin metalloqrafik mikrostrukturunu göstərir. Fərqli ekstruziya nisbətləri olan çubuğun taxıl quruluşu müxtəlif uzanma və ya zəriflik dərəcələrini göstərir. Ekstruziya nisbəti 17 olduqda, orijinal taxıllar ekstruziya istiqaməti boyunca uzanır, az sayda yenidən kristallaşmış taxılların əmələ gəlməsi ilə müşayiət olunur, lakin taxıllar hələ də nisbətən qabadır, orta taxıl ölçüsü təxminən 85 μm (Şəkil 3a); ekstruziya nisbəti 25 olduqda, taxıllar daha incə çəkilir, yenidən kristallaşmış taxılların sayı artır və orta taxıl ölçüsü təxminən 71 μm-ə qədər azalır (Şəkil 3b); ekstruziya nisbəti 39 olduqda, az sayda deformasiyaya uğramış taxıllar istisna olmaqla, mikrostruktur, əsasən, orta taxıl ölçüsü təxminən 60 μm olan, qeyri-bərabər ölçülü bərabər oxlu yenidən kristallaşdırılmış taxıllardan ibarətdir (Şəkil 3c); ekstruziya nisbəti 69 olduqda, dinamik yenidən kristallaşma prosesi əsasən başa çatır, qaba orijinal taxıllar tamamilə vahid strukturlaşdırılmış yenidən kristallaşdırılmış taxıllara çevrilir və orta taxıl ölçüsü təxminən 41 μm-ə qədər təmizlənir (Şəkil 3d); ekstruziya nisbəti 156 olduqda, dinamik yenidən kristallaşma prosesinin tam tərəqqisi ilə mikro struktur daha vahid olur və taxıl ölçüsü təxminən 32 μm-ə qədər çox təmizlənir (Şəkil 3e). Ekstruziya nisbətinin artması ilə dinamik yenidən kristallaşma prosesi daha dolğun şəkildə davam edir, ərintinin mikrostrukturu daha vahid olur və taxıl ölçüsü əhəmiyyətli dərəcədə təmizlənir (Şəkil 3f).
Fig.3 Müxtəlif ekstruziya nisbətləri olan 6063 alüminium ərintisi çubuqlarının uzununa kəsişməsinin metaloqrafik quruluşu və taxıl ölçüsü
Şəkil 4, ekstruziya istiqaməti boyunca müxtəlif ekstruziya nisbətlərinə malik 6063 alüminium ərintisi çubuqlarının tərs qütb rəqəmlərini göstərir. Görünür ki, müxtəlif ekstruziya əmsallarına malik lehimli çubuqların mikrostrukturlarının hamısı açıq üstünlüklü oriyentasiya yaradır. Ekstruziya nisbəti 17 olduqda, daha zəif <115>+<100> tekstura əmələ gəlir (Şəkil 4a); ekstruziya nisbəti 39 olduqda, faktura komponentləri əsasən daha güclü <100> faktura və az miqdarda zəif <115> teksturadır (Şəkil 4b); ekstruziya nisbəti 156 olduqda, faktura komponentləri əhəmiyyətli dərəcədə artan gücə malik <100> fakturadır, <115> faktura isə yox olur (Şəkil 4c). Tədqiqatlar göstərdi ki, üz mərkəzli kub metallar ekstruziya və çəkmə zamanı əsasən <111> və <100> tel teksturaları əmələ gətirir. Tekstura əmələ gəldikdən sonra, ərintinin otaq temperaturunda mexaniki xüsusiyyətləri açıq anizotropiya göstərir. Ekstruziya əmsalının artması ilə faktura möhkəmliyi artır, bu, ərintidə ekstruziya istiqamətinə paralel olaraq müəyyən kristal istiqamətdə taxılların sayının getdikcə artdığını və ərintinin uzununa dartılma gücünün artdığını göstərir. 6063 alüminium ərintisi isti ekstruziya materiallarının gücləndirici mexanizmlərinə incə taxılların möhkəmləndirilməsi, dislokasiyanın gücləndirilməsi, teksturanın möhkəmləndirilməsi və s. daxildir. Bu eksperimental tədqiqatda istifadə olunan proses parametrləri çərçivəsində ekstruziya nisbətinin artırılması yuxarıda göstərilən gücləndirmə mexanizmlərinə təşviqedici təsir göstərir.
Fig.4 Ekstruziya istiqaməti boyunca müxtəlif ekstruziya nisbətlərinə malik 6063 alüminium ərintisi çubuqlarının əks qütb diaqramı
Şəkil 5, müxtəlif ekstruziya nisbətlərində deformasiyadan sonra 6063 alüminium ərintinin dartılma xüsusiyyətlərinin histoqramıdır. Tökmə ərintinin dartılma gücü 170 MPa, uzadılması isə 10,4% təşkil edir. Ekstruziyadan sonra ərintinin dartılma gücü və uzanması əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşır və ekstruziya nisbətinin artması ilə dartılma gücü və uzanması tədricən artır. Ekstruziya əmsalı 156 olduqda, ərintilərin dartılma gücü və uzanması maksimum dəyərə çatır ki, bu da müvafiq olaraq 228 MPa və 26,9% təşkil edir ki, bu da tökmə ərintinin dartılma gücündən təxminən 34% və uzanmadan təxminən 158% yüksəkdir. Böyük ekstruziya nisbəti ilə əldə edilən 6063 alüminium ərintinin dartılma gücü 6063 alüminium ərintisinin 1-keçişli ECAP ekstruziyası ilə əldə edilən dartılma müqaviməti dəyərindən (171,1 MPa) xeyli yüksək olan 4 keçidli bərabər kanallı açısal ekstruziya (ECAP) ilə əldə edilən dartılma müqaviməti dəyərinə (240 MPa) yaxındır. Böyük ekstruziya nisbətinin ərintinin mexaniki xüsusiyyətlərini müəyyən dərəcədə yaxşılaşdıra biləcəyini görmək olar.
Ekstruziya nisbəti ilə ərintinin mexaniki xüsusiyyətlərinin yaxşılaşdırılması, əsasən taxıl zərifliyinin gücləndirilməsindən irəli gəlir. Ekstruziya nisbəti artdıqca taxıllar təmizlənir və dislokasiya sıxlığı artır. Vahid sahəyə daha çox taxıl sərhədləri dislokasiyaların qarşılıqlı hərəkəti və qarışması ilə birlikdə dislokasiyaların hərəkətinə təsirli şəkildə mane ola bilər və bununla da ərintinin möhkəmliyini yaxşılaşdırır. Taxıllar nə qədər incə olarsa, taxıl sərhədləri bir o qədər əyri olar və plastik deformasiya daha çox dənələrə səpələnə bilər ki, bu da çatların əmələ gəlməsinə, nəinki çatların yayılmasına şərait yaratmır. Qırılma prosesi zamanı daha çox enerji udmaq olar və bununla da ərintinin plastikliyini yaxşılaşdırır.
Fig.5 Tökmə və ekstruziyadan sonra 6063 alüminium ərintinin dartılma xüsusiyyətləri
Müxtəlif ekstruziya əmsalları ilə deformasiyadan sonra ərintinin dartılma qırılma morfologiyası Şəkil 6-da göstərilmişdir. Tökmə nümunəsinin qırılma morfologiyasında heç bir çuxur aşkar edilməmişdir (Şəkil 6a) və sınıq əsasən yastı sahələrdən və qoparılan kənarlardan ibarət olmuşdur ki, bu da onu göstərir ki, bütün dartılma qırılma mexanizmi əsas qırılma kimidir. Ekstruziyadan sonra ərintinin qırılma morfologiyası əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdi və sınıq çoxlu sayda bərabəroxlu çuxurlardan ibarətdir, bu, ekstruziyadan sonra ərintinin qırılma mexanizminin kövrək qırılmadan çevik qırılmaya dəyişdiyini göstərir. Ekstruziya nisbəti kiçik olduqda, çuxurlar dayaz və çuxurun ölçüsü böyükdür və paylanma qeyri-bərabərdir; ekstruziya nisbəti artdıqca çuxurların sayı artır, çuxurun ölçüsü daha kiçik olur və paylanma vahid olur (Şəkil 6b~f), bu o deməkdir ki, ərinti daha yaxşı plastisiyaya malikdir, bu da mexaniki xassələrin yuxarıdakı test nəticələrinə uyğundur.
3 Nəticə
Bu təcrübədə, müxtəlif ekstruziya əmsallarının 6063 alüminium ərintisi mikrostrukturuna və xassələrinə təsiri, kütük ölçüsünün, külçə qızdırma temperaturunun və ekstruziya sürətinin dəyişməz qalması şərti ilə təhlil edilmişdir. Nəticələr aşağıdakılardır:
1) Dinamik yenidən kristallaşma isti ekstruziya zamanı 6063 alüminium ərintisində baş verir. Ekstruziya nisbətinin artması ilə taxıllar davamlı olaraq təmizlənir və ekstruziya istiqaməti boyunca uzanan taxıllar bərabər oxlu yenidən kristallaşmış taxıllara çevrilir və <100> tel toxumasının gücü davamlı olaraq artır.
2) Xırda taxıl gücləndirici təsirə görə, ekstruziya nisbətinin artması ilə ərintinin mexaniki xüsusiyyətləri yaxşılaşdırılır. Test parametrləri diapazonunda, ekstruziya nisbəti 156 olduqda, ərintinin dartılma gücü və uzanması müvafiq olaraq 228 MPa və 26,9% maksimum dəyərlərə çatır.
Şəkil 6 Tökmə və ekstruziyadan sonra 6063 alüminium ərintinin dartılma qırılma morfologiyaları
3) Döküm nümunəsinin qırılma morfologiyası düz sahələrdən və yırtılmış kənarlardan ibarətdir. Ekstruziyadan sonra sınıq çoxlu sayda bərabər oxlu çuxurlardan ibarətdir və qırılma mexanizmi kövrək qırıqdan çevik qırılmaya çevrilir.
Göndərmə vaxtı: 30 noyabr 2024-cü il
