6063 알루미늄 합금은 낮은 합금 AL-MG-SI 시리즈 열처리 가능한 알루미늄 합금에 속합니다. 그것은 우수한 압출 성형 성능, 우수한 내식성 및 포괄적 인 기계적 특성을 가지고 있습니다. 또한 산화가 쉬워서 자동차 산업에서 널리 사용됩니다. 경량 자동차의 추세가 가속화함에 따라 자동차 산업에서 6063 알루미늄 합금 압출 물질의 적용도 더욱 증가했습니다.
압출 된 물질의 미세 구조 및 특성은 압출 속도, 압출 온도 및 압출 비의 결합 된 효과에 의해 영향을 받는다. 그 중에서, 압출 비는 주로 압출 압력, 생산 효율 및 생산 장비에 의해 결정됩니다. 압출 비가 작을 때, 합금 변형은 작고 미세 구조 정제는 명백하지 않다; 압출 비율을 높이면 곡물을 크게 정제하고, 거친 두 번째 상을 분해하고, 균일 한 미세 구조를 얻고, 합금의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다.
6061 및 6063 알루미늄 합금은 압출 공정 동안 동적 재결정 화를 겪고있다. 압출 온도가 일정한 경우, 압출 비가 증가함에 따라 입자 크기가 감소하고, 강화 상이 미세하게 분산되고, 합금의 인장 강도 및 신장이 그에 따라 증가합니다. 그러나, 압출 비가 증가함에 따라, 압출 공정에 필요한 압출력도 증가하여 열 효과가 높아져 합금의 내부 온도가 상승하고 생성물의 성능이 감소한다. 이 실험은 6063 알루미늄 합금의 미세 구조 및 기계적 특성에 대한 압출 비, 특히 큰 압출 비의 효과를 연구한다.
1 실험 재료 및 방법
실험 물질은 6063 알루미늄 합금이며 화학적 조성은 표 1에 나와 있습니다. 잉곳의 원래 크기는 φ55 mm × 165 mm이며 균질화 후 φ50 mm x 150 mm의 압출 빌렛으로 처리됩니다. 6 시간 동안 560 ℃에서의 처리. 빌릿은 470 ℃로 가열되어 따뜻하게 유지된다. 압출 배럴의 예열 온도는 420 ℃이고, 금형의 예열 온도는 450 ℃이다. 압출 속도 (압출로드 이동 속도) v = 5 mm/s가 변경되지 않은 상태로 유지되면, 5 개의 다른 압출 비 테스트의 5 개의 그룹이 수행되고, 압출 비 R은 17입니다 (다이 홀 직경 D = 12 mm에 해당). 25 (d = 10 mm), 39 (d = 8 mm), 69 (d = 6 mm) 및 156 (d = 4 mm).
표 1 6063 AL 합금의 화학 조성 (WT/%)
사포 연삭 및 기계적 연마 후, 금속 샘플을 약 25 초 동안 40%의 부피 분율로 HF 시약으로 에칭하고, 샘플의 금속 구조를 LEICA-5000 광학 현미경에서 관찰 하였다. 10 mm x 10 mm의 크기를 갖는 텍스처 분석 샘플을 압출로드의 세로 섹션의 중심에서 절단하고, 표면 응력 층을 제거하기 위해 기계적 분쇄 및 에칭을 수행 하였다. 샘플의 3 개의 결정 평면 {111}, {200} 및 {220}의 불완전한 극 그림은 Panalytical Company의 X'Pert Pro MRD X-ray 회절 분석기에 의해 측정되었으며, 텍스처 데이터를 처리하고 분석했습니다. X'Pert Data View 및 X'Pert Texture Software에 의해.
주조 합금의 인장 시편을 잉곳의 중심에서 가져오고, 압출 후 압출 방향을 따라 인장 시편을 절단 하였다. 게이지 면적 크기는 φ4 mm × 28 mm였다. 인장 시험은 2 mm/분의 인장 속도를 갖는 SANS CMT5105 범용 재료 테스트 기계를 사용하여 수행되었다. 세 표준 시편의 평균값은 기계적 특성 데이터로 계산되었습니다. 인장 시편의 골절 형태는 저용량 화 스캐닝 전자 현미경 (Quanta 2000, Fei, USA)을 사용하여 관찰되었다.
2 결과와 토론
도 1은 균질화 처리 전후에 AS- 캐스트 6063 알루미늄 합금의 금속 학적 미세 구조를 보여준다. 도 1A에 도시 된 바와 같이, AS- 캐스트 미세 구조의 α-al 입자는 크기가 다양하고, 많은 수의 망상 β-al9FE2SI2 상이 입자 경계에 모이고, 많은 수의 과립 된 MG2SI 상이 곡물 내부에 존재한다. 잉곳을 6 시간 동안 560 ℃에서 균질화 한 후, 합금 수상 돌들 사이의 비평 형 음성 상이 점차 용해되었고, 매트릭스에 용해 된 합금 요소는 균일하고 평균 입자 크기는 약 125 μm였다 (도 1B. ).
균질화 전에
600 ℃에서 6 시간 동안 균일 한 처리 후
그림 1 6063 균질화 전후에 알루미늄 합금의 금속 조화 구조
그림 2는 압출 비율이 다른 6063 알루미늄 합금 막대의 모양을 보여줍니다. 도 2에 도시 된 바와 같이, 상이한 압출 비로 압출 된 6063 알루미늄 합금 막대의 표면 품질은 양호하다. 특히 압출 비가 156으로 증가 할 때 (BAR 압제점 출구 속도에 해당하는 경우) 여전히 여전히 없다. 6063 알루미늄 합금이 고속과 큰 압출에서 우수한 압출 성능이 우수 함을 나타냅니다. 비율.
그림 2 압출 비율이 다른 6063 알루미늄 합금로드의 외관
그림 3은 압출 비율이 상이한 6063 알루미늄 합금 막대의 종단 섹션의 금속성 미세 구조를 보여줍니다. 압출 비율이 상이한 막대의 입자 구조는 다른 정도의 신장 또는 정제를 나타낸다. 압출 비가 17 인 경우, 원래의 곡물은 압출 방향을 따라 길쭉한 수의 재결정 곡물을 형성하지만, 곡물은 여전히 약 85 μm의 평균 입자 크기로 상대적으로 거칠다 (도 3A). ; 압출 비가 25 인 경우, 곡물이 더 날씬해지고, 재결정 된 입자의 수는 증가하고, 평균 입자 크기는 약 71 μm로 감소한다 (도 3B); 소수의 변형 된 입자를 제외하고, 압출 비가 39 인 경우, 미세 구조는 기본적으로 평균 입자 크기가 약 60 μm 인 고르지 않은 크기의 등간 재결정 입자로 구성된다 (도 3C). 압출 비가 69 인 경우, 동적 재결정화 공정이 기본적으로 완료되고, 거친 원래 입자는 균일하게 구조화 된 재결정 된 입자로 완전히 변형되었으며, 평균 입자 크기는 약 41 μm로 개선된다 (도 3D); 동적 재결정 공정의 전체 진행과 함께 압출 비가 156 인 경우, 미세 구조는 더 균일하고 입자 크기는 약 32 μm로 크게 정제됩니다 (그림 3E). 압출 비가 증가함에 따라, 동적 재결정화 공정이 더 완전히 진행되고, 합금 미세 구조가 더 균일 해지고 입자 크기가 상당히 정제된다 (도 3F).
그림 3 압출 비율이 상이한 6063의 세로 섹션의 금속 학적 구조 및 입자 크기
그림 4는 압출 방향을 따라 다른 압출 비율을 갖는 6063 알루미늄 합금 막대의 역 극 그림을 보여줍니다. 다른 압출 비를 갖는 합금 막대의 미세 구조는 모두 명백한 우선적 방향을 생성한다는 것을 알 수있다. 압출 비가 17 인 경우, <11115>+<100> 텍스처가 약한 경우 (도 4A); 압출 비가 39 인 경우, 텍스처 성분은 주로 더 강한 <10> 텍스처 및 소량의 약한 <115> 텍스처입니다 (그림 4B). 압출 비가 156 인 경우, 텍스처 성분은 강도가 크게 증가한 <10> 텍스처이고 <1115> 텍스처는 사라집니다 (그림 4c). 연구에 따르면 얼굴 중심 입방 금속은 주로 압출 및 드로잉 동안 <101> 및 <10> 와이어 텍스처를 형성하는 것으로 나타났습니다. 텍스처가 형성되면, 합금의 실내 온도 기계적 특성은 명백한 이방성을 나타낸다. 압출 비의 증가에 따라 텍스처 강도는 증가하여 합금의 압출 방향에 평행 한 특정 결정 방향의 곡물 수가 점차 증가하고 합금의 종 방향 인장 강도가 증가 함을 나타냅니다. 6063 알루미늄 합금 뜨거운 압출 물질의 강화 메커니즘에는 미세 입자 강화, 탈구 강화, 텍스처 강화 등이 실험적 연구에 사용 된 공정 매개 변수의 범위 내에서 압출 비율을 높이면 상기 강화 메커니즘에 대한 촉진 효과가 있습니다.
그림 4 압출 방향을 따라 다른 압출 비율을 갖는 6063의 역 기둥 다이어그램 6063 알루미늄 합금로드
도 5는 상이한 압출 비에서 변형 후 6063 알루미늄 합금의 인장 특성의 히스토그램이다. 주조 합금의 인장 강도는 170 MPa이고 신장은 10.4%입니다. 압출 후 합금의 인장 강도 및 신장은 상당히 개선되었으며, 압출 비의 증가에 따라 인장 강도 및 신장은 점차적으로 증가한다. 압출 비가 156 인 경우, 합금의 인장 강도와 신장은 각각 228 MPa 및 26.9% 인 최대 값에 도달하며, 이는 마스트 합금의 인장 강도보다 약 34% 높고 신장. 큰 압출 비에 의해 얻어진 6063 알루미늄 합금의 인장 강도는 4-pass 동일한 채널 각도 압출 (ECAP)에 의해 얻어진 인장 강도 값 (240 MPa)에 가깝고, 이는 인장 강도 값 (171.1 MPa)보다 훨씬 높다. 6063 알루미늄 합금의 1 패스 ECAP 압출에 의해 얻어졌다. 큰 압출 비율은 합금의 기계적 특성을 어느 정도 향상시킬 수 있음을 알 수 있습니다.
압출 비에 의한 합금의 기계적 특성의 향상은 주로 곡물 정제 강화로부터 발생한다. 압출 비가 증가함에 따라 곡물이 정제되고 탈구 밀도가 증가합니다. 단위 면적당 더 많은 곡물 경계는 탈구의 움직임과 함께 탈구의 얽힘과 결합하여 탈구의 움직임을 효과적으로 방해하여 합금의 강도를 향상시킬 수있다. 곡물이 더 미세할수록, 곡물 경계가 더 많고, 플라스틱 변형은 더 많은 곡물로 분산 될 수 있으며, 이는 균열의 전파는 물론 균열의 형성에 도움이되지 않는다. 골절 과정에서 더 많은 에너지가 흡수 될 수있어 합금의 소성을 향상시킵니다.
그림 5 6063 알루미늄 합금의 인장 특성 주물 및 압출 후 알루미늄 합금
상이한 압출 비와 변형 후 합금의 인장 파단 형태는도 6에 도시되어있다. AS- 캐스트 샘플의 골절 형태에서는 딤플이 발견되지 않았으며, 골절은 주로 평평한 영역과 찢어짐 가장자리로 구성되었다. , AS- 캐스트 합금의 인장 골절 메커니즘이 주로 부서지기 쉬운 골절임을 나타냅니다. 압출 후 합금의 골절 형태는 크게 변했고, 골절은 많은 수의 등간 딤플으로 구성되어 압출 후 합금의 골절 메커니즘이 부서지기 쉬운 골절에서 연성 골절로 변했음을 나타냅니다. 압출 비가 작을 때, 딤플은 얕고 딤플 크기가 크고 분포는 고르지 않습니다. 압출 비가 증가함에 따라 딤플의 수가 증가하고, 딤플 크기가 작고 분포가 균일합니다 (그림 6B ~ F). 이는 합금이 더 나은 가소성을 가지며, 이는 위의 기계적 특성 테스트 결과와 일치한다는 것을 의미합니다.
3 결론
이 실험에서, 6063 알루미늄 합금의 미세 구조 및 특성에 대한 상이한 압출 비의 효과는 빌렛 크기, 잉곳 가열 온도 및 압출 속도가 변경되지 않은 상태로 분석되었다. 결론은 다음과 같습니다.
1) 동적 재결정 화는 뜨거운 압출 동안 6063 알루미늄 합금에서 발생합니다. 압출 비가 증가함에 따라, 곡물은 지속적으로 정제되며, 압출 방향을 따라 길쭉한 입자는 등의 재결정 된 곡물로 변환되며 <1000> 와이어 텍스처의 강도는 지속적으로 증가합니다.
2) 미세 입자 강화의 영향으로 인해 압출 비의 증가에 따라 합금의 기계적 특성이 개선된다. 시험 파라미터의 범위 내에서, 압출비가 156 인 경우, 합금의 인장 강도 및 신장은 각각 228 MPa 및 26.9%의 최대 값에 도달한다.
그림 6 6063 알루미늄 합금의 인장 골절 형태는 주조 및 압출 후
3) AS- 캐스트 시편의 골절 형태는 평평한 영역과 눈물 가장자리로 구성됩니다. 압출 후, 골절은 다수의 등간 딤플로 구성되며, 골절 메커니즘은 취성 골절에서 연성 골절로 변환된다.
시간 후 : 11 월 30 일
