६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्र धातु हे कमी-मिश्र धातु असलेल्या Al-Mg-Si मालिकेतील उष्णता-उपचार करण्यायोग्य अॅल्युमिनियम मिश्र धातुशी संबंधित आहे. त्यात उत्कृष्ट एक्सट्रूजन मोल्डिंग कार्यक्षमता, चांगले गंज प्रतिरोधकता आणि व्यापक यांत्रिक गुणधर्म आहेत. त्याच्या सहज ऑक्सिडेशन रंगामुळे ऑटोमोटिव्ह उद्योगात देखील याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. हलक्या वजनाच्या ऑटोमोबाईल्सच्या ट्रेंडच्या वाढीसह, ऑटोमोटिव्ह उद्योगात ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्र धातु एक्सट्रूजन सामग्रीचा वापर देखील वाढला आहे.
एक्सट्रुडेड मटेरियलची सूक्ष्म रचना आणि गुणधर्म एक्सट्रुजन गती, एक्सट्रुजन तापमान आणि एक्सट्रुजन रेशोच्या एकत्रित परिणामांमुळे प्रभावित होतात. त्यापैकी, एक्सट्रुजन रेशो प्रामुख्याने एक्सट्रुजन प्रेशर, उत्पादन कार्यक्षमता आणि उत्पादन उपकरणांद्वारे निश्चित केला जातो. जेव्हा एक्सट्रुजन रेशो लहान असतो, तेव्हा मिश्रधातूचे विकृतीकरण लहान असते आणि सूक्ष्मरचना शुद्धीकरण स्पष्ट नसते; एक्सट्रुजन रेशो वाढवल्याने धान्य लक्षणीयरीत्या परिष्कृत होऊ शकते, खडबडीत दुसऱ्या टप्प्याचे विभाजन होऊ शकते, एकसमान सूक्ष्म रचना मिळू शकते आणि मिश्रधातूचे यांत्रिक गुणधर्म सुधारू शकतात.
एक्सट्रूझन प्रक्रियेदरम्यान ६०६१ आणि ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंचे गतिमान पुनर्स्फटिकीकरण होते. जेव्हा एक्सट्रूझन तापमान स्थिर असते, तेव्हा एक्सट्रूझन गुणोत्तर वाढते, धान्याचा आकार कमी होतो, मजबूतीकरण टप्पा बारीकपणे विखुरला जातो आणि त्यानुसार मिश्रधातूची तन्य शक्ती आणि लांबी वाढते; तथापि, एक्सट्रूझन गुणोत्तर वाढते तेव्हा एक्सट्रूझन प्रक्रियेसाठी आवश्यक असलेले एक्सट्रूझन बल देखील वाढते, ज्यामुळे जास्त थर्मल इफेक्ट होतो, ज्यामुळे मिश्रधातूचे अंतर्गत तापमान वाढते आणि उत्पादनाची कार्यक्षमता कमी होते. हा प्रयोग एक्सट्रूझन गुणोत्तराचा, विशेषतः मोठ्या एक्सट्रूझन गुणोत्तराचा, ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूच्या सूक्ष्म संरचना आणि यांत्रिक गुणधर्मांवर होणाऱ्या परिणामाचा अभ्यास करतो.
१ प्रायोगिक साहित्य आणि पद्धती
प्रायोगिक साहित्य ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूचे आहे आणि त्याची रासायनिक रचना तक्ता १ मध्ये दाखवली आहे. पिंडाचा मूळ आकार Φ५५ मिमी×१६५ मिमी आहे आणि ५६० ℃ वर ६ तासांसाठी एकरूपीकरण उपचार केल्यानंतर ते Φ५० मिमी×१५० मिमी आकाराच्या एक्सट्रूजन बिलेटमध्ये प्रक्रिया केले जाते. बिलेट ४७० ℃ पर्यंत गरम केले जाते आणि उबदार ठेवले जाते. एक्सट्रूजन बॅरलचे प्रीहीटिंग तापमान ४२० ℃ असते आणि साच्याचे प्रीहीटिंग तापमान ४५० ℃ असते. जेव्हा एक्सट्रूजन गती (एक्सट्रूजन रॉड हलवण्याची गती) V=५ मिमी/सेकंद अपरिवर्तित राहते, तेव्हा वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशो चाचण्यांचे ५ गट केले जातात आणि एक्सट्रूजन रेशो R १७ (डाय होल व्यास D=१२ मिमीशी संबंधित), २५ (D=१० मिमी), ३९ (D=८ मिमी), ६९ (D=६ मिमी), आणि १५६ (D=४ मिमी) असतात.
तक्ता १ ६०६३ अल मिश्रधातूची रासायनिक रचना (wt/%)
सॅंडपेपर ग्राइंडिंग आणि मेकॅनिकल पॉलिशिंग केल्यानंतर, मेटॅलोग्राफिक नमुने सुमारे २५ सेकंदांसाठी ४०% व्हॉल्यूम फ्रॅक्शनसह एचएफ अभिकर्मकाने कोरले गेले आणि नमुन्यांची मेटॅलोग्राफिक रचना LEICA-5000 ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपवर पाहिली गेली. एक्सट्रुडेड रॉडच्या रेखांशाच्या भागाच्या मध्यभागी १० मिमी × १० मिमी आकाराचा टेक्सचर विश्लेषण नमुना कापला गेला आणि पृष्ठभागावरील ताण थर काढून टाकण्यासाठी मेकॅनिकल ग्राइंडिंग आणि एचिंग केले गेले. नमुन्याच्या तीन क्रिस्टल प्लेन {१११}, {२००} आणि {२२०} च्या अपूर्ण ध्रुव आकृत्या पॅनॅलिटिकल कंपनीच्या X′Pert Pro MRD एक्स-रे डिफ्रॅक्शन अॅनालायझरद्वारे मोजण्यात आल्या आणि टेक्सचर डेटा X′Pert डेटा व्ह्यू आणि X′Pert टेक्सचर सॉफ्टवेअरद्वारे प्रक्रिया आणि विश्लेषण करण्यात आला.
कास्ट अलॉयचा तन्य नमुना पिंडाच्या मध्यभागीून घेण्यात आला आणि तन्य नमुना बाहेर काढल्यानंतर बाहेर काढण्याच्या दिशेने कापण्यात आला. गेज क्षेत्राचा आकार Φ4 मिमी × 28 मिमी होता. तन्य चाचणी SANS CMT5105 युनिव्हर्सल मटेरियल टेस्टिंग मशीन वापरून करण्यात आली ज्याचा तन्य दर 2 मिमी/मिनिट होता. तीन मानक नमुन्यांचे सरासरी मूल्य यांत्रिक गुणधर्म डेटा म्हणून मोजले गेले. कमी-मॅग्निफिकेशन स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप (क्वांटा 2000, FEI, USA) वापरून तन्य नमुन्यांचे फ्रॅक्चर मॉर्फोलॉजी निरीक्षण करण्यात आले.
२ निकाल आणि चर्चा
आकृती १ मध्ये एकरूपीकरण उपचारापूर्वी आणि नंतरच्या अ‍ॅस-कास्ट ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूची मेटॅलोग्राफिक मायक्रोस्ट्रक्चर दाखवली आहे. आकृती १अ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, अ‍ॅस-कास्ट सूक्ष्मसंरचनेतील α-Al धान्य आकारात भिन्न असतात, मोठ्या संख्येने जाळीदार β-Al9Fe2Si2 टप्पे धान्याच्या सीमांवर एकत्र होतात आणि धान्यांच्या आत मोठ्या संख्येने दाणेदार Mg2Si टप्पे अस्तित्वात असतात. ६ तासांसाठी ५६० ℃ वर पिंड एकरूप झाल्यानंतर, मिश्रधातूच्या डेंड्राइट्समधील असंतुलित युटेक्टिक टप्पा हळूहळू विरघळला, मिश्रधातूचे घटक मॅट्रिक्समध्ये विरघळले, सूक्ष्मरचना एकसमान होती आणि सरासरी धान्य आकार सुमारे १२५ μm होता (आकृती १ब).
एकरूप होण्यापूर्वी
६००°C वर ६ तास एकसमान उपचार केल्यानंतर
आकृती १. एकरूपीकरण उपचारापूर्वी आणि नंतर ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूची मेटॅलोग्राफिक रचना
आकृती २ मध्ये वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोसह ६०६३ अॅल्युमिनियम अलॉय बारचे स्वरूप दाखवले आहे. आकृती २ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोसह एक्सट्रूजन केलेल्या ६०६३ अॅल्युमिनियम अलॉय बारची पृष्ठभागाची गुणवत्ता चांगली असते, विशेषतः जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो १५६ पर्यंत वाढवला जातो (४८ मीटर/मिनिटाच्या बार एक्सट्रूजन आउटलेट गतीशी संबंधित), तेव्हा बारच्या पृष्ठभागावर क्रॅक आणि सोलणे यासारखे कोणतेही एक्सट्रूजन दोष अजूनही नसतात, हे दर्शविते की ६०६३ अॅल्युमिनियम अलॉयमध्ये उच्च गती आणि मोठ्या एक्सट्रूजन रेशो अंतर्गत चांगले हॉट एक्सट्रूजन फॉर्मिंग परफॉर्मन्स देखील आहे.
आकृती २. वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोसह ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्र धातुच्या रॉड्सचे स्वरूप
आकृती ३ मध्ये ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्र धातु बारच्या रेखांशाच्या विभागातील मेटॅलोग्राफिक मायक्रोस्ट्रक्चर वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोसह दाखवले आहे. वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोसह बारची ग्रेन स्ट्रक्चर वेगवेगळ्या प्रमाणात वाढ किंवा शुद्धीकरण दर्शवते. जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो १७ असतो, तेव्हा मूळ ग्रेन एक्सट्रूजन दिशेने लांबलचक असतात, त्यासोबत थोड्या प्रमाणात रिक्राइस्टलाइज्ड ग्रेन तयार होतात, परंतु ग्रेन अजूनही तुलनेने खडबडीत असतात, ज्याचा सरासरी ग्रेन आकार सुमारे ८५ μm असतो (आकृती ३अ); जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो २५ असतो, तेव्हा ग्रेन अधिक बारीक ओढले जातात, रिक्राइस्टलाइज्ड ग्रेनची संख्या वाढते आणि सरासरी ग्रेन आकार सुमारे ७१ μm पर्यंत कमी होतो (आकृती ३ब); जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो ३९ असतो, तेव्हा थोड्या प्रमाणात विकृत ग्रेन वगळता, मायक्रोस्ट्रक्चर मुळात असमान आकाराच्या सम-अक्षित रिक्राइस्टलाइज्ड ग्रेनने बनलेले असते, ज्याचा सरासरी ग्रेन आकार सुमारे ६० μm असतो (आकृती ३सी); जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो 69 असतो, तेव्हा डायनॅमिक रिक्रिस्टलायझेशन प्रक्रिया मुळात पूर्ण होते, खडबडीत मूळ धान्य पूर्णपणे एकसमान संरचित रिक्रिस्टलायझेशन ग्रेनमध्ये रूपांतरित होते आणि सरासरी धान्य आकार सुमारे 41 μm पर्यंत परिष्कृत होतो (आकृती 3d); जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो 156 असतो, तेव्हा डायनॅमिक रिक्रिस्टलायझेशन प्रक्रियेच्या पूर्ण प्रगतीसह, सूक्ष्म रचना अधिक एकसमान होते आणि धान्य आकार सुमारे 32 μm पर्यंत मोठ्या प्रमाणात परिष्कृत होतो (आकृती 3e). एक्सट्रूजन रेशो वाढल्याने, गतिमान रिक्रिस्टलायझेशन प्रक्रिया अधिक पूर्णपणे पुढे जाते, मिश्रधातूची सूक्ष्म रचना अधिक एकसमान होते आणि धान्य आकार लक्षणीयरीत्या परिष्कृत होतो (आकृती 3f).
आकृती ३. वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोसह ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्र धातुच्या रॉड्सच्या रेखांशाच्या भागाची मेटॅलोग्राफिक रचना आणि धान्य आकार
आकृती ४ मध्ये एक्सट्रूजन दिशेने वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोसह ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्र धातु बारचे व्यस्त ध्रुव आकडे दाखवले आहेत. हे पाहिले जाऊ शकते की वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोसह मिश्र धातु बारचे सूक्ष्म संरचना स्पष्ट प्राधान्य अभिमुखता निर्माण करतात. जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो १७ असतो, तेव्हा कमकुवत <११५>+<१००> पोत तयार होतो (आकृती ४अ); जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो ३९ असतो, तेव्हा टेक्सचर घटक प्रामुख्याने मजबूत <१००> पोत आणि कमकुवत <११५> पोत (आकृती ४ब) असतात; जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो १५६ असतो, तेव्हा टेक्सचर घटक प्रामुख्याने <१००> पोत असतात ज्यात लक्षणीयरीत्या वाढलेली ताकद असते, तर <११५> पोत नाहीसे होते (आकृती ४क). अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की एक्सट्रूजन आणि ड्रॉइंग दरम्यान फेस-केंद्रित घन धातू प्रामुख्याने <१११> आणि <१००> वायर पोत तयार करतात. एकदा पोत तयार झाल्यानंतर, मिश्र धातुचे खोलीचे तापमान यांत्रिक गुणधर्म स्पष्ट अॅनिसोट्रॉपी दर्शवतात. एक्सट्रूजन रेशो वाढल्याने टेक्सचर स्ट्रेंथ वाढते, हे दर्शविते की मिश्रधातूमध्ये एक्सट्रूजन दिशेच्या समांतर एका विशिष्ट क्रिस्टल दिशेने धान्यांची संख्या हळूहळू वाढते आणि मिश्रधातूची रेखांशाची तन्य शक्ती वाढते. ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूच्या गरम एक्सट्रूजन मटेरियलच्या बळकटीकरण यंत्रणेमध्ये बारीक धान्य मजबूत करणे, विस्थापन मजबूत करणे, पोत मजबूत करणे इत्यादींचा समावेश आहे. या प्रायोगिक अभ्यासात वापरल्या जाणाऱ्या प्रक्रिया पॅरामीटर्सच्या श्रेणीमध्ये, एक्सट्रूजन रेशो वाढल्याने वरील बळकटीकरण यंत्रणेवर प्रोत्साहनात्मक प्रभाव पडतो.
आकृती.४ एक्सट्रूजन दिशेने वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोसह ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्र धातुच्या रॉड्सचा रिव्हर्स पोल आकृती
आकृती ५ मध्ये वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोवर विकृतीकरणानंतर ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूच्या तन्य गुणधर्मांचा हिस्टोग्राम आहे. कास्ट मिश्रधातूची तन्य शक्ती १७० MPa आहे आणि वाढ १०.४% आहे. एक्सट्रूजननंतर मिश्रधातूची तन्य शक्ती आणि वाढ लक्षणीयरीत्या सुधारली जाते आणि एक्सट्रूजन रेशोच्या वाढीसह तन्य शक्ती आणि वाढ हळूहळू वाढते. जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो १५६ असतो, तेव्हा मिश्रधातूची तन्य शक्ती आणि वाढ कमाल मूल्यापर्यंत पोहोचते, जे अनुक्रमे २२८ MPa आणि २६.९% असते, जे कास्ट मिश्रधातूच्या तन्य शक्तीपेक्षा सुमारे ३४% जास्त असते आणि वाढापेक्षा सुमारे १५८% जास्त असते. मोठ्या एक्सट्रूजन रेशोद्वारे मिळवलेल्या 6063 अॅल्युमिनियम मिश्रधातूची तन्य शक्ती 4-पास समान चॅनेल अँगुलर एक्सट्रूजन (ECAP) द्वारे मिळवलेल्या तन्य शक्ती मूल्याच्या (240 MPa) जवळ आहे, जी 6063 अॅल्युमिनियम मिश्रधातूच्या 1-पास ECAP एक्सट्रूजनद्वारे मिळवलेल्या तन्य शक्ती मूल्यापेक्षा (171.1 MPa) खूपच जास्त आहे. हे पाहिले जाऊ शकते की मोठ्या एक्सट्रूजन रेशोमुळे मिश्रधातूचे यांत्रिक गुणधर्म काही प्रमाणात सुधारू शकतात.
एक्सट्रूजन रेशोद्वारे मिश्रधातूच्या यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये वाढ प्रामुख्याने धान्य शुद्धीकरण मजबूत करण्यामुळे होते. एक्सट्रूजन रेशो वाढत असताना, धान्य शुद्ध केले जातात आणि विस्थापन घनता वाढते. प्रति युनिट क्षेत्रफळातील अधिक धान्य सीमा विस्थापनांच्या हालचालींना प्रभावीपणे अडथळा आणू शकतात, परस्पर हालचाल आणि विस्थापनांच्या गोंधळासह एकत्रितपणे, ज्यामुळे मिश्रधातूची ताकद सुधारते. धान्य जितके बारीक असेल तितके धान्य सीमा अधिक गुंतागुंतीच्या असतील आणि प्लास्टिकचे विकृतीकरण अधिक धान्यांमध्ये विखुरले जाऊ शकते, जे क्रॅक तयार होण्यास अनुकूल नाही, क्रॅकचा प्रसार तर दूरच. फ्रॅक्चर प्रक्रियेदरम्यान अधिक ऊर्जा शोषली जाऊ शकते, ज्यामुळे मिश्रधातूची प्लॅस्टिसिटी सुधारते.
आकृती ५. कास्टिंग आणि एक्सट्रूजन नंतर ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूचे तन्य गुणधर्म
वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन रेशोसह विकृतीकरणानंतर मिश्रधातूचे तन्य फ्रॅक्चर मॉर्फोलॉजी आकृती 6 मध्ये दर्शविले आहे. अ‍ॅस-कास्ट नमुन्याच्या फ्रॅक्चर मॉर्फोलॉजीमध्ये कोणतेही डिंपल आढळले नाहीत (आकृती 6a), आणि फ्रॅक्चर प्रामुख्याने सपाट क्षेत्रे आणि फाटलेल्या कडांनी बनलेले होते, जे दर्शविते की अ‍ॅस-कास्ट मिश्रधातूची तन्य फ्रॅक्चर यंत्रणा प्रामुख्याने ठिसूळ फ्रॅक्चर होती. एक्सट्रूजन नंतर मिश्रधातूचे फ्रॅक्चर मॉर्फोलॉजी लक्षणीयरीत्या बदलले आहे आणि फ्रॅक्चर मोठ्या संख्येने समतुल्य डिंपलने बनलेले आहे, जे दर्शविते की एक्सट्रूजन नंतर मिश्रधातूची फ्रॅक्चर यंत्रणा ठिसूळ फ्रॅक्चरपासून डक्टाइल फ्रॅक्चरमध्ये बदलली आहे. जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो लहान असतो, तेव्हा डिंपल उथळ असतात आणि डिंपल आकार मोठा असतो आणि वितरण असमान असते; एक्सट्रूजन रेशो वाढत असताना, डिंपलची संख्या वाढते, डिंपल आकार लहान असतो आणि वितरण एकसमान असते (आकृती 6b~f), याचा अर्थ असा की मिश्रधातूमध्ये चांगली प्लास्टिसिटी असते, जी वरील यांत्रिक गुणधर्म चाचणी निकालांशी सुसंगत असते.
३ निष्कर्ष
या प्रयोगात, ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूच्या सूक्ष्म रचना आणि गुणधर्मांवर वेगवेगळ्या एक्सट्रूजन गुणोत्तरांचा होणारा परिणाम विश्लेषण करण्यात आला, जर बिलेटचा आकार, इनगॉट हीटिंग तापमान आणि एक्सट्रूजन गती अपरिवर्तित राहिली तर. निष्कर्ष खालीलप्रमाणे आहेत:
१) गरम एक्सट्रूझन दरम्यान ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूमध्ये डायनॅमिक रीक्रिस्टलायझेशन होते. एक्सट्रूझन रेशो वाढल्याने, धान्य सतत शुद्ध केले जातात आणि एक्सट्रूझन दिशेने लांबलेले धान्य समतुल्य रीक्रिस्टलायझ्ड धान्यांमध्ये रूपांतरित होतात आणि <१००> वायर टेक्सचरची ताकद सतत वाढते.
२) बारीक धान्य मजबूत करण्याच्या परिणामामुळे, एक्सट्रूजन रेशो वाढल्याने मिश्रधातूचे यांत्रिक गुणधर्म सुधारतात. चाचणी पॅरामीटर्सच्या श्रेणीमध्ये, जेव्हा एक्सट्रूजन रेशो १५६ असतो, तेव्हा मिश्रधातूची तन्य शक्ती आणि लांबी अनुक्रमे २२८ MPa आणि २६.९% च्या कमाल मूल्यांपर्यंत पोहोचते.
आकृती.६ कास्टिंग आणि एक्सट्रूजन नंतर ६०६३ अॅल्युमिनियम मिश्रधातूचे टेन्साइल फ्रॅक्चर मॉर्फोलॉजीज
३) अस्-कास्ट नमुन्याचे फ्रॅक्चर मॉर्फोलॉजी सपाट भाग आणि फाटलेल्या कडांनी बनलेले असते. बाहेर काढल्यानंतर, फ्रॅक्चरमध्ये मोठ्या संख्येने समतुल्य डिंपल असतात आणि फ्रॅक्चर यंत्रणा ठिसूळ फ्रॅक्चरपासून डक्टाइल फ्रॅक्चरमध्ये रूपांतरित होते.
पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-३०-२०२४
