자동차 경량화는 전 세계 자동차 산업의 공통된 목표입니다. 자동차 부품에 알루미늄 합금 소재의 사용을 늘리는 것이 현대 신형 자동차의 발전 방향입니다. 6082 알루미늄 합금은 적당한 강도, 우수한 성형성, 용접성, 내피로성, 내식성을 가진 열처리 및 강화 알루미늄 합금입니다. 이 합금은 파이프, 봉, 프로파일로 압출 가공이 가능하며, 자동차 부품, 용접 구조 부품, 운송 및 건설 산업에 널리 사용됩니다.
현재 중국에서는 신에너지 자동차용 6082 알루미늄 합금에 대한 연구가 제한적입니다. 따라서 본 실험 연구에서는 6082 알루미늄 합금의 원소 함량 범위, 압출 공정 변수, 담금질 방법 등이 합금 프로파일의 성능과 미세 조직에 미치는 영향을 조사합니다. 본 연구는 신에너지 자동차에 적합한 6082 알루미늄 합금 소재를 생산하기 위해 합금 조성과 공정 변수를 최적화하는 것을 목표로 합니다.
1. 시험 재료 및 방법
실험 공정 흐름: 합금 구성 비율 - 잉곳 용해 - 잉곳 균질화 - 잉곳을 빌렛으로 절단 - 프로파일 압출 - 프로파일 인라인 담금질 - 인공 시효 - 시험편 준비.
1.1 잉곳 준비
국제 6082 알루미늄 합금 조성 범위 내에서, 6082-/6082″, 6082-Z로 표시된 더 좁은 관리 범위를 갖는 세 가지 조성을 선정했으며, Si 원소 함량은 동일했습니다. Mg 원소 함량, y > z; Mn 원소 함량, x > y > z; Cr, Ti 원소 함량, x > y = z. 구체적인 합금 조성 목표값은 표 1에 제시되어 있습니다. 잉곳 주조는 반연속 수냉 주조법을 사용하여 수행한 후 균질화 처리를 했습니다. 세 가지 잉곳 모두 공장의 기존 시스템을 사용하여 560°C에서 2시간 동안 수증기 냉각으로 균질화했습니다.
1.2 프로파일 압출
압출 공정 변수는 빌렛 가열 온도와 담금질 냉각 속도에 맞게 적절히 조정되었습니다. 압출 프로파일의 단면은 그림 1에 나와 있습니다. 압출 공정 변수는 표 2에 나와 있습니다. 압출 프로파일의 성형 상태는 그림 2에 나와 있습니다.
2. 테스트 결과 및 분석
3가지 조성 범위 내의 6082 알루미늄 합금 프로파일의 특정 화학 조성은 표 3에 표시된 대로 스위스 ARL 직접 판독 분광기를 사용하여 결정되었습니다.
2.1 성능 테스트
비교를 위해, 서로 다른 담금질 방법, 동일한 압출 매개변수 및 노화 공정을 적용한 세 가지 구성 범위 합금 프로필의 성능을 조사했습니다.
2.1.1 기계적 성능
175°C에서 8시간 동안 인공 시효 처리한 후, 프로파일 압출 방향에서 표준 시편을 채취하여 Shimadzu AG-X100 전자식 만능재료시험기를 이용하여 인장 시험을 수행하였다. 다양한 조성 및 담금질 방법에 따른 인공 시효 처리 후 기계적 성능은 표 4에 제시되어 있다.
표 4에서 모든 프로파일의 기계적 성능이 국가 표준값을 초과함을 알 수 있습니다. 6082-Z 합금 빌렛으로 제조된 프로파일은 파단 후 연신율이 낮았습니다. 6082-7 합금 빌렛으로 제조된 프로파일은 가장 높은 기계적 성능을 보였습니다. 다양한 고용체법을 사용한 6082-X 합금 프로파일은 급속 냉각 담금질법을 사용했을 때 더 높은 성능을 나타냈습니다.
2.1.2 굽힘 성능 테스트
전자식 만능재료시험기를 이용하여 시편에 대해 3점 굽힘 시험을 수행하였으며, 굽힘 시험 결과는 그림 3에 나타내었다. 그림 3은 6082-Z 합금 빌렛으로 제조된 제품의 표면에 심각한 오렌지필 현상이 발생하고 굽힘 시편 뒷면에 균열이 발생했음을 보여준다. 6082-X 합금 빌렛으로 제조된 제품은 굽힘 성능이 더 우수하고, 오렌지필 현상이 없는 매끄러운 표면을 보였으며, 굽힘 시편 뒷면의 기하학적 조건에 의해 제한되는 위치에만 작은 균열이 발생했다.
2.1.3 고배율 검사
미세구조 분석을 위해 Carl Zeiss AX10 광학 현미경으로 샘플을 관찰했습니다. 세 가지 조성 범위 합금 프로파일에 대한 미세구조 분석 결과는 그림 4에 나와 있습니다. 그림 4는 6082-X 막대 및 6082-K 합금 빌렛으로 제조된 제품의 결정립 크기가 유사했으며, 6082-X 합금의 결정립 크기가 6082-y 합금보다 약간 더 우수함을 보여줍니다. 6082-Z 합금 빌렛으로 제조된 제품은 결정립 크기가 더 크고 피질층이 두꺼워 표면 오렌지 필 현상이 발생하고 내부 금속 결합이 약화되기 쉽습니다.
2.2 결과 분석
위 시험 결과를 바탕으로, 합금 조성 범위 설계가 압출 프로파일의 미세조직, 성능 및 성형성에 상당한 영향을 미친다는 결론을 내릴 수 있습니다. Mg 원소 함량이 증가하면 합금의 소성이 감소하고 압출 중 균열이 발생합니다. Mn, Cr, Ti 함량이 높을수록 미세조직이 미세화되어 표면 품질, 굽힘 성능 및 전반적인 성능에 긍정적인 영향을 미칩니다.
3. 결론
Mg 원소는 6082 알루미늄 합금의 기계적 성능에 상당한 영향을 미칩니다. Mg 함량이 증가하면 합금의 소성이 감소하고 압출 중 균열이 발생합니다.
Mn, Cr, Ti는 미세구조 미세화에 긍정적인 영향을 미쳐 압출 제품의 표면 품질과 굽힘 성능을 향상시킵니다.
다양한 담금질 냉각 강도는 6082 알루미늄 합금 프로파일의 성능에 상당한 영향을 미칩니다. 자동차용으로는 물 분무 냉각 후 물 분무 냉각을 적용하는 담금질 공정을 채택하면 기계적 성능이 향상되고 프로파일의 형상 및 치수 정확도가 보장됩니다.
MAT Aluminum의 May Jiang이 편집함
게시 시간: 2024년 3월 26일
