Alava alumînyûmê ya 6063 ji rêzeya Al-Mg-Si ya kêm-aloyî ya aloyî ya germî-dermankirî ye. Performansa qalibkirina derxistinê ya hêja, berxwedana korozyonê ya baş û taybetmendiyên mekanîkî yên berfireh heye. Ji ber rengkirina oksîdasyonê ya hêsan, di pîşesaziya otomobîlan de jî bi berfirehî tê bikar anîn. Bi lezbûna trenda otomobîlên sivik re, sepandina materyalên derxistina alava alumînyûmê ya 6063 di pîşesaziya otomobîlan de jî zêde bûye.
Mîkroavahî û taybetmendiyên materyalên derxistî ji hêla bandorên hevbeş ên leza derxistinê, germahiya derxistinê û rêjeya derxistinê ve têne bandor kirin. Di nav wan de, rêjeya derxistinê bi giranî ji hêla zexta derxistinê, karîgeriya hilberînê û alavên hilberînê ve tê destnîşankirin. Dema ku rêjeya derxistinê piçûk be, deformasyona alloyê piçûk e û paqijkirina mîkroavahîyê ne diyar e; zêdekirina rêjeya derxistinê dikare dendikan bi girîngî paqij bike, qonaxa duyemîn a qalind bişkîne, mîkroavahîyek yekreng bi dest bixe, û taybetmendiyên mekanîkî yên alloyê baştir bike.
Alavên aluminiumê yên 6061 û 6063 di dema pêvajoya derxistinê de ji nû ve krîstalîzasyona dînamîk derbas dibin. Dema ku germahiya derxistinê sabît be, bi zêdebûna rêjeya derxistinê re, mezinahiya dendikan kêm dibe, qonaxa xurtkirinê bi hûrî belav dibe, û hêza kişandinê û dirêjkirina alayê li gorî vê yekê zêde dibe; lêbelê, bi zêdebûna rêjeya derxistinê re, hêza derxistinê ya ku ji bo pêvajoya derxistinê hewce ye jî zêde dibe, dibe sedema bandorek germî ya mezintir, dibe sedema bilindbûna germahiya navxweyî ya alayê, û kêmbûna performansa hilberê. Ev ceribandin bandora rêjeya derxistinê, nemaze rêjeya derxistina mezin, li ser mîkroavahî û taybetmendiyên mekanîkî yên alava aluminiumê ya 6063 lêkolîn dike.
1 Materyal û rêbazên ceribandinê
Materyalê ceribandinê ji alloyek alumînyûmê ya 6063 e, û pêkhateya kîmyewî di Tabloya 1-ê de tê nîşandan. Mezinahiya orîjînal a îngotê Φ55 mm×165 mm ye, û piştî dermankirina homojenîzekirinê di 560 ℃ de ji bo 6 demjimêran vediguhere perçeyek derxistinê bi mezinahiya Φ50 mm×150 mm. Perçe heta 470 ℃ tê germ kirin û germ tê hiştin. Germahiya pêşgermkirina lûleya derxistinê 420 ℃ ye, û germahiya pêşgermkirina qalibê 450 ℃ ye. Dema ku leza derxistinê (leza tevgera çîpa derxistinê) V=5 mm/s bêguher dimîne, 5 komên ceribandinên rêjeya derxistinê yên cûda têne kirin, û rêjeyên derxistinê R 17 (li gorî diametera qulika qalibê D=12 mm), 25 (D=10 mm), 39 (D=8 mm), 69 (D=6 mm), û 156 (D=4 mm) ne.
Tabloya 1 Pêkhateyên kîmyayî yên alloyûma Al 6063 (wt/%)
Piştî hûrkirina kaxizê şmirgê û cilandina mekanîkî, nimûneyên metalografîk bi reaktîfa HF bi rêjeya qebareya 40% ji bo nêzîkî 25 saniyeyan hatin gravkirin, û avahiya metalografîk a nimûneyan li ser mîkroskopa optîkî ya LEICA-5000 hate çavdêrîkirin. Nimûneyek analîza tekstûrê bi mezinahiya 10 mm×10 mm ji navenda beşa dirêjahî ya çîpa derxistî hate birîn, û hûrkirina mekanîkî û gravkirin hate kirin da ku qata stresa rûyê were rakirin. Fîgurên pola netemam ên sê balafirên krîstal {111}, {200}, û {220} ên nimûneyê ji hêla analîzkera difraksiyona tîrêjên X ya X′Pert Pro MRD ya Şîrketa PANalytical ve hatin pîvandin, û daneyên tekstûrê ji hêla nermalava X′Pert Data View û X′Pert Texture ve hatin pêvajokirin û analîzkirin.
Nimûneya kişandinê ya hevbendiya avêtinê ji navenda îngotê hat girtin, û nimûneya kişandinê piştî kişandinê li gorî rêça derxistinê hat birîn. Mezinahiya rûbera pîvanê Φ4 mm×28 mm bû. Testa kişandinê bi karanîna makîneya ceribandina materyalê ya gerdûnî ya SANS CMT5105 bi rêjeya kişandinê ya 2 mm/min hat kirin. Nirxa navînî ya sê nimûneyên standard wekî daneyên taybetmendiyên mekanîkî hat hesab kirin. Morfolojiya şikestinê ya nimûneyên kişandinê bi karanîna mîkroskopa elektronê ya şopandinê ya mezinbûnê ya kêm (Quanta 2000, FEI, USA) hat çavdêrîkirin.
2 Encam û nîqaş
Wêne 1 mîkroavahîya metalografîk a hevbendîya alumînyûmê ya 6063 ya wekî avêtinê berî û piştî dermankirina homojenkirinê nîşan dide. Wekî ku di Wêne 1a de tê xuyang kirin, dendikên α-Al di mîkroavahîya wekî avêtinê de ji hêla mezinahîyê ve diguherin, hejmareke mezin ji qonaxên β-Al9Fe2Si2 yên retîkular li sînorên dendikan kom dibin, û hejmareke mezin ji qonaxên Mg2Si yên dendikî di hundurê dendikan de hene. Piştî ku îngot di 560 ℃ de ji bo 6 demjimêran homojenîze bû, qonaxa eutektîk a ne-hevseng di navbera dendrîtên hevbendiyê de hêdî hêdî heliya, hêmanên hevbendiyê di nav matrîksê de heliyan, mîkroavahiyê yekreng bû, û mezinahiya navînî ya dendikê bi qasî 125 μm bû (Wêne 1b).
Berî homojenkirinê
Piştî dermankirina yekreng li 600°C bo 6 demjimêran
Wêne 1. Avahiya metalografîk a alloyûma aluminiumê ya 6063 berî û piştî dermankirina homojenîzasyonê
Wêneya 2 xuyangê barên alloyûmê yên alumînyûmê yên 6063 bi rêjeyên derxistinê yên cûda nîşan dide. Wekî ku di Wêneya 2 de tê xuyang kirin, qalîteya rûyê barên alloyûmê yên alumînyûmê yên 6063 ku bi rêjeyên derxistinê yên cûda hatine derxistin baş e, nemaze dema ku rêjeya derxistinê digihîje 156 (li gorî leza derketina derxistinê ya barê ya 48 m/min), hîn jî kêmasiyên derxistinê yên wekî şikestin û qelişîn li ser rûyê barê tune ne, ku nîşan dide ku alloyûmê alumînyûmê yê 6063 di bin leza bilind û rêjeya derxistinê ya mezin de performansa çêkirina derxistina germ a baş jî heye.
Wêne 2. Xuyabûna çîpên alloyûmê yên 6063 bi rêjeyên derxistinê yên cûda
Wêne 3 mîkroavahîya metalografîk a beşa dirêjahî ya çîpa alloyûmê ya alumînyûmê ya 6063 bi rêjeyên cuda yên derxistinê nîşan dide. Avahiya dendikê ya çîpê bi rêjeyên cuda yên derxistinê pileyên cuda yên dirêjkirin an jî paqijkirinê nîşan dide. Dema ku rêjeya derxistinê 17 be, dendikên eslî li gorî rêça derxistinê dirêj dibin, digel çêbûna hejmareke piçûk ji dendikên ji nû ve krîstalîzekirî, lê dendik hîn jî nisbeten qalind in, bi mezinahiya navînî ya dendikê nêzîkî 85 μm (Wêne 3a); dema ku rêjeya derxistinê 25 be, dendik ziravtir têne kişandin, hejmara dendikên ji nû ve krîstalîzekirî zêde dibe, û mezinahiya navînî ya dendikê dadikeve nêzîkî 71 μm (Wêne 3b); dema ku rêjeya derxistinê 39 be, ji bilî hejmareke piçûk ji dendikên deformekirî, mîkroavahî bi bingehîn ji dendikên ji nû ve krîstalîzekirî yên wekhev ên bi mezinahiya neyeksan pêk tê, bi mezinahiya navînî ya dendikê nêzîkî 60 μm (Wêne 3c); Dema ku rêjeya derxistinê 69 be, pêvajoya ji nû ve krîstalîzasyona dînamîk bi bingehîn temam dibe, dendikên eslî yên qalind bi tevahî veguherî dendikên ji nû ve krîstalîzekirî yên bi avahiyek yekreng, û mezinahiya navînî ya dendikê gihîştiye dora 41 μm (Wêne 3d); Dema ku rêjeya derxistinê 156 be, bi pêşveçûna tevahî ya pêvajoya ji nû ve krîstalîzasyona dînamîk, mîkroavahî yekrengtir dibe, û mezinahiya dendikê pir zêde tê paqijkirin heta dora 32 μm (Wêne 3e). Bi zêdebûna rêjeya derxistinê re, pêvajoya ji nû ve krîstalîzasyona dînamîk bi tevahîtir pêşve diçe, mîkroavahîya alloy yekrengtir dibe, û mezinahiya dendikê bi girîngî tê paqijkirin (Wêne 3f).
Wêne 3. Avahiya metalografîk û mezinahiya dendikê ya beşa dirêj a çîpên alloyûmê yên 6063 bi rêjeyên derxistinê yên cûda
Wêne 4 şeklên qutbên berevajî yên barên alloyûmê yên alumînyûmê yên 6063 bi rêjeyên derxistinê yên cûda li ser rêça derxistinê nîşan dide. Diyar e ku mîkroavahiyên barên alloyûmê yên bi rêjeyên derxistinê yên cûda hemî arasteyek tercîhî ya eşkere çêdikin. Dema ku rêjeya derxistinê 17 be, tekstûrek <115>+<100> ya qelstir çêdibe (Wêne 4a); dema ku rêjeya derxistinê 39 be, pêkhateyên tekstûrê bi giranî tekstûra <100> ya bihêztir û mîqdarek piçûk ji tekstûra <115> ya qels in (Wêne 4b); dema ku rêjeya derxistinê 156 be, pêkhateyên tekstûrê tekstûra <100> ya bi hêza girîng zêde ye, di heman demê de tekstûra <115> winda dibe (Wêne 4c). Lêkolînan nîşan dane ku metalên kubîk ên navend-rû bi giranî tekstûrên têl ên <111> û <100> di dema derxistin û kişandinê de çêdikin. Dema ku tekstûr çêdibe, taybetmendiyên mekanîkî yên germahiya odeyê yên alloy anîzotropiyek eşkere nîşan didin. Hêza tekstûrê bi zêdebûna rêjeya derxistinê re zêde dibe, ku nîşan dide ku hejmara dendikan di rêyeke diyarkirî ya krîstalê de paralel bi rêyeke derxistinê di nav alloyê de hêdî hêdî zêde dibe, û hêza kişandina dirêjahî ya alloyê zêde dibe. Mekanîzmayên xurtkirinê yên materyalên derxistina germ a alloyê alumînyûmê 6063 ev in: xurtkirina dendika zirav, xurtkirina jihevketinê, xurtkirina tekstûrê, û hwd. Di nav rêza parametreyên pêvajoyê yên ku di vê lêkolîna ceribandinî de hatine bikar anîn de, zêdekirina rêjeya derxistinê bandorek pêşvebirinê li ser mekanîzmayên xurtkirinê yên jorîn dike.
Wêne 4. Diyagrama qutba berevajî ya çîpên alloyûmê yên 6063 bi rêjeyên derxistinê yên cûda li ser rêça derxistinê.
Wêne 5 hîstogrameke taybetmendiyên kişandinê yên hevbendiya alumînyûmê ya 6063 piştî deformasyonê di rêjeyên cuda yên derxistinê de ye. Hêza kişandinê ya hevbendiya avêtinê 170 MPa ye û dirêjkirin jî %10.4 e. Hêza kişandinê û dirêjkirina hevbendiyê piştî derxistinê bi girîngî baştir dibin, û hêza kişandinê û dirêjkirin hêdî hêdî bi zêdebûna rêjeya derxistinê re zêde dibin. Dema ku rêjeya derxistinê 156 be, hêza kişandinê û dirêjkirina hevbendiyê digihîjin nirxa herî zêde, ku bi rêzê ve 228 MPa û %26.9 in, ku ji hêza kişandinê ya hevbendiya avêtinê %34 û ji dirêjkirinê %158 zêdetir e. Hêza kişandinê ya hevbendiya alumînyûmê ya 6063 ku bi rêjeyek derxistinê ya mezin hatî bidestxistin, nêzîkî nirxa hêza kişandinê (240 MPa) ye ku bi derxistina goşeyî ya kanala wekhev a 4-derbasbûnê (ECAP) hatî bidestxistin, ku ji nirxa hêza kişandinê (171.1 MPa) ya ku bi derxistina ECAP ya 1-derbasbûnê ya hevbendiya alumînyûmê ya 6063 hatî bidestxistin pir zêdetir e. Diyar e ku rêjeyek mezin a derxistinê dikare taybetmendiyên mekanîkî yên alloyê heya radeyekê baştir bike.
Zêdebûna taybetmendiyên mekanîkî yên hevbendiyê bi rêjeya derxistinê bi giranî ji xurtkirina rafinerkirina dendikan tê. Her ku rêjeya derxistinê zêde dibe, dendik tên rafinekirin û dendika dislokasyonê zêde dibe. Sînorên dendikan ên zêdetir li ser yekîneya rûberê dikarin bi bandor tevgera dislokasyonan asteng bikin, digel tevgera hevbeş û tevliheviya dislokasyonan, bi vî rengî hêza hevbendiyê baştir dikin. Dendik çiqas ziravtir bin, sînorên dendikan ewqas dijwartir dibin, û deformasyona plastîk dikare di dendikên zêdetir de belav bibe, ku ev yek ne guncaw e ji bo çêbûna şikestinan, bila belavbûna şikestinan nebe. Di dema pêvajoya şikestinê de bêtir enerjî dikare were kişandin, bi vî rengî plastîkbûna hevbendiyê baştir dibe.
Wêne 5 Taybetmendiyên kişandina alloyûma aluminiumê ya 6063 piştî avêtin û derxistinê
Morfolojiya şikestina kişandinê ya hevbendiyê piştî deformasyonê bi rêjeyên derxistinê yên cûda di Wêne 6 de tê nîşandan. Di morfolojiya şikestina nimûneya wekî-avêtî de çalek nehat dîtin (Wêne 6a), û şikestin bi giranî ji deverên dûz û qiraxên çirîn pêk dihat, ku nîşan dide ku mekanîzmaya şikestina kişandinê ya hevbendiya wekî-avêtî bi giranî şikestina şikestî bû. Morfolojiya şikestina hevbendiyê piştî derxistinê bi girîngî guheriye, û şikestin ji hejmareke mezin ji çalên wekhev pêk tê, ku nîşan dide ku mekanîzmaya şikestina hevbendiyê piştî derxistinê ji şikestina şikestî ber bi şikestina nerm ve guheriye. Dema ku rêjeya derxistinê piçûk be, çalek kêm kûr in û mezinahiya çalekê mezin e, û belavkirin neyeksan e; her ku rêjeya derxistinê zêde dibe, hejmara çalan zêde dibe, mezinahiya çalekê piçûktir dibe û belavkirin yekreng e (Wêne 6b~f), ku tê vê wateyê ku hevbendî xwedan plastîkbûnek çêtir e, ku bi encamên ceribandina taybetmendiyên mekanîkî yên jorîn re lihevhatî ye.
3 Encam
Di vê ceribandinê de, bandorên rêjeyên cuda yên derxistinê li ser mîkroavahî û taybetmendiyên alloyûma alumînyûmê ya 6063 di bin şertê ku mezinahiya perçeyê, germahiya germkirina îngotê û leza derxistinê neguherî bimînin de hatin analîzkirin. Encam ev in:
1) Di dema derxistina germ de, di alloyûma alumînyûmê ya 6063 de ji nû ve krîstalîzasyona dînamîk çêdibe. Bi zêdebûna rêjeya derxistinê re, dendik bi berdewamî têne paqijkirin, û dendikên ku li ser rêça derxistinê dirêj dibin vediguherin dendikên ji nû ve krîstalîzekirî yên wekhev, û hêza tevnvîsa têlê <100> bi berdewamî zêde dibe.
2) Ji ber bandora xurtkirina genimên nazik, taybetmendiyên mekanîkî yên hevbendiyê bi zêdebûna rêjeya derxistinê re baştir dibin. Di nav rêza parametreyên ceribandinê de, dema ku rêjeya derxistinê 156 be, berxwedana kişandinê û dirêjkirina hevbendiyê digihîjin nirxên herî zêde yên 228 MPa û 26.9%.
Wêne 6 Morfolojiyên şikestina kişandinê yên alloyûma aluminiumê ya 6063 piştî avêtin û derxistinê
3) Morfolojiya şikestinê ya nimûneya wekî-avêtî ji deverên dûz û qiraxên çirandinê pêk tê. Piştî derxistinê, şikestin ji hejmareke mezin ji çalên wekhev pêk tê, û mekanîzmaya şikestinê ji şikestina şikestî vediguhere şikestina nerm.
Dema weşandinê: 30 Mijdar-2024
