6063 एल्युमिनियम मिश्र धातु कम मिश्र धातु Al-Mg-Si श्रृंखला गर्मी-उपचार योग्य एल्युमिनियम मिश्र धातु से संबंधित है। इसमें उत्कृष्ट एक्सट्रूज़न मोल्डिंग प्रदर्शन, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध और व्यापक यांत्रिक गुण हैं। इसके आसान ऑक्सीकरण रंग के कारण इसका व्यापक रूप से ऑटोमोटिव उद्योग में भी उपयोग किया जाता है। हल्के ऑटोमोबाइल के चलन के त्वरण के साथ, ऑटोमोटिव उद्योग में 6063 एल्युमिनियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न सामग्री का अनुप्रयोग भी आगे बढ़ गया है।
एक्सट्रूज़न की गति, एक्सट्रूज़न तापमान और एक्सट्रूज़न अनुपात के संयुक्त प्रभावों से एक्सट्रूज़न सामग्री की सूक्ष्म संरचना और गुण प्रभावित होते हैं। उनमें से, एक्सट्रूज़न अनुपात मुख्य रूप से एक्सट्रूज़न दबाव, उत्पादन दक्षता और उत्पादन उपकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है। जब एक्सट्रूज़न अनुपात छोटा होता है, तो मिश्र धातु का विरूपण छोटा होता है और सूक्ष्म संरचना का शोधन स्पष्ट नहीं होता है; एक्सट्रूज़न अनुपात को बढ़ाने से अनाज को काफी हद तक परिष्कृत किया जा सकता है, मोटे दूसरे चरण को तोड़ा जा सकता है, एक समान सूक्ष्म संरचना प्राप्त की जा सकती है और मिश्र धातु के यांत्रिक गुणों में सुधार किया जा सकता है।
6061 और 6063 एल्युमिनियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के दौरान गतिशील पुनःक्रिस्टलीकरण से गुज़रते हैं। जब एक्सट्रूज़न तापमान स्थिर होता है, तो जैसे-जैसे एक्सट्रूज़न अनुपात बढ़ता है, अनाज का आकार घटता जाता है, मज़बूती का चरण बारीक रूप से फैलता है, और मिश्र धातु की तन्य शक्ति और बढ़ाव तदनुसार बढ़ता है; हालाँकि, जैसे-जैसे एक्सट्रूज़न अनुपात बढ़ता है, एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के लिए आवश्यक एक्सट्रूज़न बल भी बढ़ता है, जिससे अधिक थर्मल प्रभाव होता है, जिससे मिश्र धातु का आंतरिक तापमान बढ़ जाता है, और उत्पाद का प्रदर्शन कम हो जाता है। यह प्रयोग 6063 एल्युमिनियम मिश्र धातु के माइक्रोस्ट्रक्चर और यांत्रिक गुणों पर एक्सट्रूज़न अनुपात, विशेष रूप से बड़े एक्सट्रूज़न अनुपात के प्रभाव का अध्ययन करता है।
1 प्रायोगिक सामग्री और विधियाँ
प्रायोगिक सामग्री 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु है, और रासायनिक संरचना तालिका 1 में दिखाई गई है। पिंड का मूल आकार Φ55 मिमी × 165 मिमी है, और इसे 6 घंटे के लिए 560 ℃ पर होमोजेनाइजेशन उपचार के बाद Φ50 मिमी × 150 मिमी के आकार के साथ एक एक्सट्रूज़न बिलेट में संसाधित किया जाता है। बिलेट को 470 ℃ तक गर्म किया जाता है और गर्म रखा जाता है। एक्सट्रूज़न बैरल का प्रीहीटिंग तापमान 420 ℃ है, और मोल्ड का प्रीहीटिंग तापमान 450 ℃ है। जब एक्सट्रूज़न गति (एक्सट्रूज़न रॉड गतिमान गति) V=5 मिमी/सेकेंड अपरिवर्तित रहती है, तो विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपात परीक्षणों के 5 समूह किए जाते हैं, और एक्सट्रूज़न अनुपात R 17 (डाई होल व्यास D=12 मिमी के अनुरूप), 25 (D=10 मिमी), 39 (D=8 मिमी), 69 (D=6 मिमी), और 156 (D=4 मिमी) होते हैं।
तालिका 1 6063 Al मिश्र धातु की रासायनिक संरचना (wt/%)
सैंडपेपर पीसने और यांत्रिक पॉलिशिंग के बाद, मेटलोग्राफिक नमूनों को लगभग 25 सेकंड के लिए 40% के वॉल्यूम अंश के साथ एचएफ अभिकर्मक के साथ नक़्क़ाशी की गई, और नमूनों की मेटलोग्राफिक संरचना को LEICA-5000 ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप पर देखा गया। 10 मिमी × 10 मिमी के आकार के साथ एक बनावट विश्लेषण नमूना एक्सट्रूडेड रॉड के अनुदैर्ध्य खंड के केंद्र से काटा गया था, और सतह तनाव परत को हटाने के लिए यांत्रिक पीस और नक़्क़ाशी की गई थी। नमूने के तीन क्रिस्टल विमानों {111}, {200}, और {220} के अपूर्ण ध्रुव आंकड़े PANalytical कंपनी के X′Pert Pro MRD एक्स-रे विवर्तन विश्लेषक द्वारा मापा गया था, और बनावट डेटा को X′Pert डेटा व्यू और X′Pert बनावट सॉफ़्टवेयर द्वारा संसाधित और विश्लेषण किया गया था।
कास्ट मिश्र धातु का तन्य नमूना पिंड के केंद्र से लिया गया था, और तन्य नमूने को एक्सट्रूज़न के बाद एक्सट्रूज़न दिशा के साथ काटा गया था। गेज क्षेत्र का आकार Φ4 मिमी×28 मिमी था। तन्य परीक्षण SANS CMT5105 सार्वभौमिक सामग्री परीक्षण मशीन का उपयोग करके 2 मिमी/मिनट की तन्य दर के साथ किया गया था। तीन मानक नमूनों के औसत मूल्य की गणना यांत्रिक गुण डेटा के रूप में की गई थी। तन्य नमूनों की फ्रैक्चर आकृति विज्ञान को कम-आवर्धन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (क्वांटा 2000, FEI, USA) का उपयोग करके देखा गया था।
2 परिणाम और चर्चा
चित्र 1 होमोजीनाइजेशन उपचार से पहले और बाद में कास्ट 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु के मेटलोग्राफिक माइक्रोस्ट्रक्चर को दर्शाता है। जैसा कि चित्र 1a में दिखाया गया है, कास्ट माइक्रोस्ट्रक्चर में α-Al के दाने आकार में भिन्न होते हैं, बड़ी संख्या में जालीदार β-Al9Fe2Si2 चरण दाने की सीमाओं पर इकट्ठा होते हैं, और बड़ी संख्या में दानेदार Mg2Si चरण दानों के अंदर मौजूद होते हैं। पिंड को 6 घंटे के लिए 560 ℃ पर होमोजीनाइज करने के बाद, मिश्र धातु डेंड्राइट्स के बीच गैर-संतुलन यूटेक्टिक चरण धीरे-धीरे घुल गया, मिश्र धातु तत्व मैट्रिक्स में घुल गए, माइक्रोस्ट्रक्चर एक समान था, और औसत दाने का आकार लगभग 125 μm था (चित्र 1b)।
समरूपीकरण से पहले
600°C पर 6 घंटे तक एकरूपता उपचार के बाद
चित्र 1 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की होमोजीनाइजेशन उपचार से पहले और बाद में मेटलोग्राफिक संरचना
चित्र 2 विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपातों के साथ 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु बार की उपस्थिति को दर्शाता है। जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपातों के साथ एक्सट्रूज़न किए गए 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु बार की सतह की गुणवत्ता अच्छी है, खासकर जब एक्सट्रूज़न अनुपात 156 तक बढ़ जाता है (बार एक्सट्रूज़न आउटलेट की गति 48 मीटर / मिनट के अनुरूप), तब भी बार की सतह पर दरारें और छीलने जैसे कोई एक्सट्रूज़न दोष नहीं होते हैं, यह दर्शाता है कि 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु में उच्च गति और बड़े एक्सट्रूज़न अनुपात के तहत अच्छा गर्म एक्सट्रूज़न बनाने का प्रदर्शन भी है।
चित्र 2 विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपातों के साथ 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की छड़ों की उपस्थिति
चित्र 3 विभिन्न निष्कासन अनुपातों के साथ 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु बार के अनुदैर्ध्य खंड के धातु विज्ञान संबंधी सूक्ष्म संरचना को दर्शाता है। विभिन्न निष्कासन अनुपातों के साथ बार की दाना संरचना बढ़ाव या शोधन की विभिन्न डिग्री दर्शाती है। जब निष्कासन अनुपात 17 होता है, तो मूल दाने निष्कासन दिशा के साथ लम्बे हो जाते हैं, साथ ही थोड़ी संख्या में पुनर्क्रिस्टलीकृत दाने बनते हैं, लेकिन दाने अभी भी अपेक्षाकृत मोटे होते हैं, जिनका औसत दाना आकार लगभग 85 माइक्रोन होता है (चित्र 3ए); जब निष्कासन अनुपात 25 होता है, तो दाने अधिक पतले खींचे जाते हैं, पुनर्क्रिस्टलीकृत दानों की संख्या बढ़ जाती है, और औसत दाने का आकार घटकर लगभग 71 माइक्रोन हो जाता है (चित्र 3बी); जब निष्कासन अनुपात 39 होता है, तो विकृत दानों की थोड़ी संख्या को छोड़कर, सूक्ष्म संरचना मूल रूप से असमान आकार के समरूप पुनर्क्रिस्टलीकृत दानों से बनी होती है, जिनका औसत दाने का आकार लगभग 60 माइक्रोन होता है (चित्र 3सी); जब एक्सट्रूज़न अनुपात 69 होता है, तो गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया मूल रूप से पूरी हो जाती है, मोटे मूल कण पूरी तरह से समान रूप से संरचित पुनर्क्रिस्टलीकृत कणों में बदल जाते हैं, और औसत कण का आकार लगभग 41 माइक्रोन (चित्र 3डी) तक परिष्कृत हो जाता है; जब एक्सट्रूज़न अनुपात 156 होता है, तो गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया की पूरी प्रगति के साथ, सूक्ष्म संरचना अधिक समान होती है, और कण का आकार लगभग 32 माइक्रोन (चित्र 3ई) तक बहुत परिष्कृत होता है। एक्सट्रूज़न अनुपात की वृद्धि के साथ, गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया अधिक पूरी तरह से आगे बढ़ती है, मिश्र धातु सूक्ष्म संरचना अधिक समान हो जाती है, और कण का आकार काफी परिष्कृत होता है (चित्र 3एफ)।
चित्र 3 विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपातों के साथ 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की छड़ों के अनुदैर्ध्य खंड की मेटलोग्राफिक संरचना और कण का आकार
चित्र 4 में 6063 एल्युमिनियम मिश्र धातु बार के एक्सट्रूज़न दिशा के साथ अलग-अलग एक्सट्रूज़न अनुपातों के व्युत्क्रम ध्रुव आंकड़े दिखाए गए हैं। यह देखा जा सकता है कि अलग-अलग एक्सट्रूज़न अनुपातों वाले मिश्र धातु बार के सूक्ष्म ढांचे में स्पष्ट अधिमान्य अभिविन्यास उत्पन्न होता है। जब एक्सट्रूज़न अनुपात 17 होता है, तो एक कमजोर <115>+<100> बनावट बनती है (चित्र 4a); जब एक्सट्रूज़न अनुपात 39 होता है, तो बनावट घटक मुख्य रूप से मजबूत <100> बनावट और थोड़ी मात्रा में कमजोर <115> बनावट होते हैं (चित्र 4b); जब एक्सट्रूज़न अनुपात 156 होता है, तो बनावट घटक काफी बढ़ी हुई ताकत के साथ <100> बनावट होते हैं, जबकि <115> बनावट गायब हो जाती है (चित्र 4c)। अध्ययनों से पता चला है कि फेस-केंद्रित क्यूबिक धातुएं एक्सट्रूज़न और ड्राइंग के दौरान मुख्य रूप से <111> और <100> वायर बनावट बनाती हैं एक्सट्रूज़न अनुपात की वृद्धि के साथ बनावट की ताकत बढ़ जाती है, यह दर्शाता है कि मिश्र धातु में एक्सट्रूज़न दिशा के समानांतर एक निश्चित क्रिस्टल दिशा में अनाज की संख्या धीरे-धीरे बढ़ जाती है, और मिश्र धातु की अनुदैर्ध्य तन्य शक्ति बढ़ जाती है। 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु गर्म एक्सट्रूज़न सामग्री के सुदृढ़ीकरण तंत्र में ठीक अनाज सुदृढ़ीकरण, अव्यवस्था सुदृढ़ीकरण, बनावट सुदृढ़ीकरण आदि शामिल हैं। इस प्रायोगिक अध्ययन में उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया मापदंडों की सीमा के भीतर, एक्सट्रूज़न अनुपात में वृद्धि से उपरोक्त सुदृढ़ीकरण तंत्र पर एक बढ़ावा देने वाला प्रभाव पड़ता है।
चित्र 4 6063 एल्युमिनियम मिश्र धातु की छड़ों का रिवर्स पोल आरेख, जिसमें एक्सट्रूज़न दिशा के साथ अलग-अलग एक्सट्रूज़न अनुपात हैं
चित्र 5 विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपातों पर विरूपण के बाद 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु के तन्य गुणों का एक हिस्टोग्राम है। कास्ट मिश्र धातु की तन्य शक्ति 170 एमपीए है और बढ़ाव 10.4% है। एक्सट्रूज़न के बाद मिश्र धातु की तन्य शक्ति और बढ़ाव में काफी सुधार होता है, और एक्सट्रूज़न अनुपात की वृद्धि के साथ तन्य शक्ति और बढ़ाव धीरे-धीरे बढ़ता है। जब एक्सट्रूज़न अनुपात 156 होता है, तो मिश्र धातु की तन्य शक्ति और बढ़ाव अधिकतम मूल्य तक पहुँच जाता है, जो क्रमशः 228 एमपीए और 26.9% है, जो कास्ट मिश्र धातु की तन्य शक्ति से लगभग 34% अधिक है और बढ़ाव से लगभग 158% अधिक है। बड़े एक्सट्रूज़न अनुपात द्वारा प्राप्त 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तन्य शक्ति 4-पास समान चैनल कोणीय एक्सट्रूज़न (ECAP) द्वारा प्राप्त तन्य शक्ति मान (240 MPa) के करीब है, जो 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु के 1-पास ECAP एक्सट्रूज़न द्वारा प्राप्त तन्य शक्ति मान (171.1 MPa) से बहुत अधिक है। यह देखा जा सकता है कि एक बड़ा एक्सट्रूज़न अनुपात मिश्र धातु के यांत्रिक गुणों को एक निश्चित सीमा तक सुधार सकता है।
एक्सट्रूज़न अनुपात द्वारा मिश्र धातु के यांत्रिक गुणों की वृद्धि मुख्य रूप से अनाज शोधन सुदृढ़ीकरण से आती है। जैसे-जैसे एक्सट्रूज़न अनुपात बढ़ता है, अनाज परिष्कृत होते हैं और अव्यवस्था घनत्व बढ़ता है। प्रति इकाई क्षेत्र में अधिक अनाज की सीमाएँ अव्यवस्थाओं की गति को प्रभावी रूप से बाधित कर सकती हैं, अव्यवस्थाओं की पारस्परिक गति और उलझाव के साथ मिलकर, जिससे मिश्र धातु की ताकत में सुधार होता है। अनाज जितना महीन होगा, अनाज की सीमाएँ उतनी ही अधिक टेढ़ी होंगी, और प्लास्टिक विरूपण को अधिक अनाज में फैलाया जा सकता है, जो दरारों के निर्माण के लिए अनुकूल नहीं है, दरारों के प्रसार को तो छोड़ ही दें। फ्रैक्चर प्रक्रिया के दौरान अधिक ऊर्जा अवशोषित की जा सकती है, जिससे मिश्र धातु की प्लास्टिसिटी में सुधार होता है।
चित्र 5 कास्टिंग और एक्सट्रूज़न के बाद 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु के तन्य गुण
विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपातों के साथ विरूपण के बाद मिश्र धातु के तन्य फ्रैक्चर आकारिकी को चित्र 6 में दिखाया गया है। कास्ट नमूने (चित्र 6 ए) के फ्रैक्चर आकारिकी में कोई डिम्पल नहीं पाए गए, और फ्रैक्चर मुख्य रूप से सपाट क्षेत्रों और फाड़ किनारों से बना था, यह दर्शाता है कि कास्ट मिश्र धातु का तन्य फ्रैक्चर तंत्र मुख्य रूप से भंगुर फ्रैक्चर था। एक्सट्रूज़न के बाद मिश्र धातु के फ्रैक्चर आकारिकी में काफी बदलाव आया है, और फ्रैक्चर बड़ी संख्या में समतुल्य डिम्पल से बना है, यह दर्शाता है कि एक्सट्रूज़न के बाद मिश्र धातु का फ्रैक्चर तंत्र भंगुर फ्रैक्चर से तन्य फ्रैक्चर में बदल गया है। जब एक्सट्रूज़न अनुपात छोटा होता है, तो डिम्पल उथले होते हैं और डिम्पल का आकार बड़ा होता है, और वितरण असमान होता है; जैसे-जैसे एक्सट्रूज़न अनुपात बढ़ता है, डिम्पल की संख्या बढ़ती है, डिम्पल का आकार छोटा होता है और वितरण एक समान होता है (चित्र 6 बी ~ एफ), जिसका अर्थ है कि मिश्र धातु में बेहतर प्लास्टिसिटी है, जो ऊपर दिए गए यांत्रिक गुणों के परीक्षण के परिणामों के अनुरूप है।
3 निष्कर्ष
इस प्रयोग में, 6063 एल्युमिनियम मिश्रधातु की सूक्ष्म संरचना और गुणों पर विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपातों के प्रभावों का विश्लेषण इस शर्त के तहत किया गया कि बिलेट का आकार, पिंड का ताप तापमान और एक्सट्रूज़न गति अपरिवर्तित रहे। निष्कर्ष इस प्रकार हैं:
1) 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु में गर्म एक्सट्रूज़न के दौरान गतिशील पुनःक्रिस्टलीकरण होता है। एक्सट्रूज़न अनुपात की वृद्धि के साथ, अनाज लगातार परिष्कृत होते हैं, और एक्सट्रूज़न दिशा के साथ बढ़े हुए अनाज समतुल्य पुनःक्रिस्टलीकृत अनाज में बदल जाते हैं, और <100> तार बनावट की ताकत लगातार बढ़ जाती है।
2) महीन दाने की मजबूती के प्रभाव के कारण, एक्सट्रूज़न अनुपात की वृद्धि के साथ मिश्र धातु के यांत्रिक गुणों में सुधार होता है। परीक्षण मापदंडों की सीमा के भीतर, जब एक्सट्रूज़न अनुपात 156 होता है, तो मिश्र धातु की तन्य शक्ति और बढ़ाव क्रमशः 228 एमपीए और 26.9% के अधिकतम मूल्यों तक पहुँच जाता है।
चित्र 6 कास्टिंग और एक्सट्रूज़न के बाद 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तन्य फ्रैक्चर आकृति विज्ञान
3) कास्ट नमूने की फ्रैक्चर आकृति विज्ञान सपाट क्षेत्रों और आंसू किनारों से बना है। बाहर निकालने के बाद, फ्रैक्चर बड़ी संख्या में समरूप डिम्पल से बना होता है, और फ्रैक्चर तंत्र भंगुर फ्रैक्चर से तन्य फ्रैक्चर में बदल जाता है।
पोस्ट करने का समय: नवम्बर-30-2024
