6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु कम-मिश्र धातु अल-एमजी-सी श्रृंखला ताप-उपचार योग्य एल्यूमीनियम मिश्र धातु से संबंधित है। इसमें उत्कृष्ट एक्सट्रूज़न मोल्डिंग प्रदर्शन, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध और व्यापक यांत्रिक गुण हैं। इसके आसान ऑक्सीकरण रंग के कारण ऑटोमोटिव उद्योग में भी इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हल्के ऑटोमोबाइल के चलन में तेजी के साथ, ऑटोमोटिव उद्योग में 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु एक्सट्रूज़न सामग्री का अनुप्रयोग भी और बढ़ गया है।
एक्सट्रूडेड सामग्रियों की सूक्ष्म संरचना और गुण एक्सट्रूज़न गति, एक्सट्रूज़न तापमान और एक्सट्रूज़न अनुपात के संयुक्त प्रभावों से 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 विरूपण छोटा होता है और माइक्रोस्ट्रक्चर शोधन स्पष्ट नहीं होता है; एक्सट्रूज़न अनुपात को बढ़ाने से अनाज को महत्वपूर्ण रूप से परिष्कृत किया जा सकता है, मोटे दूसरे चरण को तोड़ा जा सकता है, एक समान माइक्रोस्ट्रक्चर प्राप्त किया जा सकता है, और मिश्र धातु के यांत्रिक गुणों में सुधार किया जा सकता है।
एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के दौरान 6061 और 6063 एल्युमीनियम मिश्रधातुएँ गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण से गुजरती हैं। जब एक्सट्रूज़न तापमान स्थिर होता है, जैसे-जैसे एक्सट्रूज़न अनुपात बढ़ता है, अनाज का आकार कम हो जाता है, मजबूत करने का चरण बारीक रूप से फैल जाता है, और मिश्र धातु की तन्य शक्ति और बढ़ाव तदनुसार बढ़ जाता 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 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सूक्ष्म संरचना 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 समरूपीकरण के बाद Φ50 मिमी × 150 मिमी के आकार के साथ एक एक्सट्रूज़न बिलेट में संसाधित किया जाता है। 6 घंटे के लिए 560 ℃ पर उपचार। 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 चलने की गति) V = 5 मिमी/सेकेंड अपरिवर्तित रहती है, तो अलग-अलग एक्सट्रूज़न अनुपात परीक्षण के 5 समूह किए जाते हैं, और एक्सट्रूज़न अनुपात आर 17 होते हैं (डाई होल व्यास डी = 12 मिमी के अनुरूप), 25 (डी=10 मिमी), 39 (डी=8 मिमी), 69 (डी=6 मिमी), और 156 (डी=4 मिमी)।
तालिका 1 6063 अल मिश्र धातु की रासायनिक संरचना (wt/%)
सैंडपेपर पीसने और मैकेनिकल पॉलिशिंग के बाद, मेटलोग्राफिक नमूनों को एचएफ अभिकर्मक के साथ लगभग 25 सेकंड के लिए 40% के वॉल्यूम अंश के साथ उकेरा गया था, और नमूनों की मेटलोग्राफिक संरचना को LEICA-5000 ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप पर देखा गया था। 10 मिमी × 10 मिमी के आकार का एक बनावट विश्लेषण नमूना बाहर निकाली गई छड़ के अनुदैर्ध्य खंड के केंद्र से काटा गया था, और सतह तनाव परत को हटाने के लिए यांत्रिक पीस और नक़्क़ाशी का प्रदर्शन किया गया था। नमूने के तीन क्रिस्टल विमानों {111}, {200}, और {220} के अपूर्ण ध्रुव आंकड़े पैनालिटिकल कंपनी के एक्स'पर्ट प्रो एमआरडी एक्स-रे विवर्तन विश्लेषक द्वारा मापा गया था, और बनावट डेटा को संसाधित और विश्लेषण किया गया था X′Pert डेटा व्यू और X′Pert टेक्सचर सॉफ़्टवेयर द्वारा।
कास्ट मिश्र धातु का तन्य नमूना पिंड के केंद्र से लिया गया था, और तन्य नमूना बाहर निकालना के बाद बाहर निकालना दिशा के साथ काटा गया था। गेज क्षेत्र का आकार Φ4 मिमी×28 मिमी था। तन्यता परीक्षण 2 मिमी/मिनट की तन्यता दर के साथ SANS CMT5105 सार्वभौमिक सामग्री परीक्षण मशीन का उपयोग करके किया गया था। तीन मानक नमूनों के औसत मूल्य की गणना यांत्रिक संपत्ति डेटा के रूप में की गई थी। तन्य नमूनों की फ्रैक्चर आकृति विज्ञान को कम-आवर्धन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (क्वांटा 2000, एफईआई, यूएसए) का उपयोग करके देखा गया था।
2 परिणाम और चर्चा
चित्र 1 समरूपीकरण उपचार से पहले और बाद में एज़-कास्ट 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की मेटलोग्राफिक सूक्ष्म संरचना को दर्शाता है। जैसा कि चित्र 1ए में दिखाया गया है, एज़-कास्ट माइक्रोस्ट्रक्चर में α-Al अनाज आकार में भिन्न होते हैं, बड़ी संख्या में जालीदार β-Al9Fe2Si2 चरण अनाज की सीमाओं पर इकट्ठा होते हैं, और अनाज के अंदर बड़ी संख्या में दानेदार Mg2Si चरण मौजूद होते हैं। पिंड को 6 घंटे के लिए 560 ℃ पर समरूप बनाने के बाद, मिश्र धातु डेंड्राइट्स के बीच गैर-संतुलन यूटेक्टिक चरण धीरे-धीरे भंग हो गया, मिश्र धातु तत्व मैट्रिक्स में घुल गए, सूक्ष्म संरचना एक समान थी, और औसत अनाज का आकार लगभग 125 μm था (चित्र 1 बी) ).
समरूपीकरण से पहले
6 घंटे तक 600 डिग्री सेल्सियस पर एकरूपता उपचार के बाद
चित्र.1 समरूपीकरण उपचार से पहले और बाद में 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की मेटलोग्राफिक संरचना
चित्र 2 विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपात के साथ 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु बार की उपस्थिति दिखाता है। जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, अलग-अलग एक्सट्रूज़न अनुपात के साथ निकाले गए 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु बार की सतह की गुणवत्ता अच्छी है, खासकर जब एक्सट्रूज़न अनुपात 156 तक बढ़ जाता है (48 मीटर / मिनट की बार एक्सट्रूज़न आउटलेट गति के अनुरूप), अभी भी नहीं हैं बार की सतह पर दरारें और छीलने जैसे एक्सट्रूज़न दोष, 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 अनुपात के साथ 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की छड़ों की उपस्थिति
चित्र 3 अलग-अलग एक्सट्रूज़न अनुपात के साथ 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु बार के अनुदैर्ध्य खंड की मेटलोग्राफिक सूक्ष्म संरचना को दर्शाता है। अलग-अलग एक्सट्रूज़न अनुपात के साथ बार की अनाज संरचना बढ़ाव या शोधन की विभिन्न डिग्री दिखाती है। जब एक्सट्रूज़न अनुपात 17 होता है, तो मूल अनाज एक्सट्रूज़न दिशा के साथ लम्बा हो जाता है, साथ ही कम संख्या में पुनर्क्रिस्टलीकृत अनाज का निर्माण होता है, लेकिन अनाज अभी भी अपेक्षाकृत मोटे होते हैं, औसत अनाज का आकार लगभग 85 μm (चित्रा 3 ए) होता है। ; जब एक्सट्रूज़न अनुपात 25 होता है, तो अनाज अधिक पतला हो जाता है, पुनः क्रिस्टलीकृत अनाज की संख्या बढ़ जाती है, और औसत अनाज का आकार लगभग 71 माइक्रोन तक कम हो जाता है (चित्र 3बी); जब एक्सट्रूज़न अनुपात 39 होता है, तो विकृत अनाजों की एक छोटी संख्या को छोड़कर, माइक्रोस्ट्रक्चर मूल रूप से असमान आकार के समतुल्य पुनर्क्रिस्टलीकृत अनाज से बना होता है, जिसका औसत अनाज आकार लगभग 60 माइक्रोन (चित्र 3सी) होता है; जब एक्सट्रूज़न अनुपात 69 होता है, तो गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया मूल रूप से पूरी हो जाती है, मोटे मूल अनाज पूरी तरह से समान रूप से संरचित पुनर्क्रिस्टलीकृत अनाज में बदल जाते हैं, और औसत अनाज का आकार लगभग 41 माइक्रोन (चित्रा 3 डी) तक परिष्कृत होता है; जब एक्सट्रूज़न अनुपात 156 होता है, तो गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया की पूर्ण प्रगति के साथ, माइक्रोस्ट्रक्चर अधिक समान होता है, और अनाज का आकार लगभग 32 माइक्रोन (चित्रा 3ई) तक परिष्कृत होता है। एक्सट्रूज़न अनुपात में वृद्धि के साथ, गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया अधिक पूरी तरह से आगे बढ़ती है, मिश्र धातु सूक्ष्म संरचना अधिक समान हो जाती है, और अनाज का आकार काफी परिष्कृत होता है (चित्र 3f)।
चित्र 3 विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपात के साथ 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की छड़ों के अनुदैर्ध्य खंड की मेटलोग्राफिक संरचना और अनाज का आकार
चित्र 4 एक्सट्रूज़न दिशा के साथ अलग-अलग एक्सट्रूज़न अनुपात के साथ 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु सलाखों के व्युत्क्रम ध्रुव आंकड़े दिखाता है। यह देखा जा सकता है कि विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपात वाले मिश्र धातु सलाखों के माइक्रोस्ट्रक्चर सभी स्पष्ट अधिमान्य अभिविन्यास उत्पन्न करते हैं। जब एक्सट्रूज़न अनुपात 17 होता है, तो एक कमज़ोर <115>+<100> बनावट बनती है (चित्र 4ए); जब एक्सट्रूज़न अनुपात 39 होता है, तो बनावट घटक मुख्य रूप से मजबूत <100> बनावट और थोड़ी मात्रा में कमजोर <115> बनावट (चित्र 4बी) होते हैं; 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 4सी)। अध्ययनों से पता चला है कि चेहरा-केंद्रित घन धातुएं मुख्य रूप से एक्सट्रूज़न और ड्राइंग के दौरान <111> और <100> तार बनावट बनाती हैं। एक बार बनावट बन जाने के बाद, कमरे के तापमान पर मिश्र धातु के यांत्रिक गुण स्पष्ट अनिसोट्रॉपी दिखाते हैं। बनावट की ताकत एक्सट्रूज़न अनुपात में वृद्धि के साथ बढ़ती है, यह दर्शाता है कि मिश्र धातु में एक्सट्रूज़न दिशा के समानांतर एक निश्चित क्रिस्टल दिशा में अनाज की संख्या धीरे-धीरे बढ़ती है, और मिश्र धातु की अनुदैर्ध्य तन्य शक्ति बढ़ जाती है। 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु गर्म एक्सट्रूज़न सामग्रियों के सुदृढ़ीकरण तंत्र में बारीक अनाज सुदृढ़ीकरण, अव्यवस्था सुदृढ़ीकरण, बनावट सुदृढ़ीकरण आदि शामिल हैं। इस प्रयोगात्मक अध्ययन में उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया मापदंडों की सीमा के भीतर, एक्सट्रूज़न अनुपात में वृद्धि से उपरोक्त सुदृढ़ीकरण तंत्र पर एक बढ़ावा प्रभाव पड़ता है।
चित्र.4 एक्सट्रूज़न दिशा के साथ अलग-अलग एक्सट्रूज़न अनुपात के साथ 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की छड़ों का रिवर्स पोल आरेख
चित्र 5 विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपातों पर विरूपण के बाद 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु के तन्य गुणों का एक हिस्टोग्राम है। कास्ट मिश्र धातु की तन्यता ताकत 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 में 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 जाते हैं, जो क्रमशः 228 एमपीए और 26.9% होते हैं, जो कि कास्ट मिश्र धातु की तन्य शक्ति से लगभग 34% अधिक और लगभग 158% अधिक है। बढ़ाव. बड़े एक्सट्रूज़न अनुपात द्वारा प्राप्त 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तन्य शक्ति 4-पास बराबर चैनल कोणीय एक्सट्रूज़न (ईसीएपी) द्वारा प्राप्त तन्य शक्ति मान (240 एमपीए) के करीब है, जो तन्य शक्ति मान (171.1 एमपीए) से काफी अधिक है। 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु के 1-पास ईसीएपी एक्सट्रूज़न द्वारा प्राप्त किया गया। यह देखा जा सकता है कि एक बड़ा एक्सट्रूज़न अनुपात मिश्र धातु के यांत्रिक गुणों में कुछ हद तक सुधार कर सकता है।
एक्सट्रूज़न अनुपात द्वारा मिश्र धातु के यांत्रिक गुणों में वृद्धि मुख्य रूप से अनाज शोधन को मजबूत करने से होती है। जैसे-जैसे एक्सट्रूज़न अनुपात बढ़ता है, अनाज परिष्कृत होता है और अव्यवस्था घनत्व बढ़ता है। प्रति इकाई क्षेत्र में अधिक अनाज सीमाएँ अव्यवस्थाओं की गति को प्रभावी ढंग से बाधित कर सकती हैं, जो आपसी गति और अव्यवस्थाओं के उलझाव के साथ संयुक्त होती हैं, जिससे मिश्र धातु की ताकत में सुधार होता है। दाने जितने महीन होंगे, दाने की सीमाएँ उतनी ही अधिक टेढ़ी-मेढ़ी होंगी, और प्लास्टिक विरूपण अधिक दानों में फैल सकता है, जो दरारों के निर्माण के लिए अनुकूल नहीं है, दरारों के फैलने की तो बात ही छोड़ 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 की तन्यता फ्रैक्चर आकृति विज्ञान को चित्र 6 में दिखाया गया है। एज़-कास्ट नमूने (चित्रा 6 ए) के फ्रैक्चर आकृति विज्ञान में कोई डिम्पल नहीं पाया गया, और फ्रैक्चर मुख्य रूप से सपाट क्षेत्रों और फाड़ने वाले किनारों से बना था। , यह दर्शाता है कि एज़-कास्ट मिश्र धातु का तन्य फ्रैक्चर तंत्र मुख्य रूप से भंगुर फ्रैक्चर था। बाहर निकालना के बाद मिश्र धातु की फ्रैक्चर आकृति विज्ञान में काफी बदलाव आया है, और फ्रैक्चर बड़ी संख्या में समान डिम्पल से बना है, यह दर्शाता है कि बाहर निकालना के बाद मिश्र धातु का फ्रैक्चर तंत्र भंगुर फ्रैक्चर से नमनीय फ्रैक्चर में बदल गया है। जब एक्सट्रूज़न अनुपात छोटा होता है, तो डिंपल उथले होते हैं और डिंपल का आकार बड़ा होता है, और वितरण असमान होता है; जैसे-जैसे एक्सट्रूज़न अनुपात बढ़ता है, डिंपल की संख्या बढ़ती है, डिंपल का आकार छोटा होता है और वितरण एक समान होता है (चित्र 6बी~एफ), जिसका अर्थ है कि मिश्र धातु में बेहतर प्लास्टिसिटी है, जो उपरोक्त यांत्रिक गुणों के परीक्षण परिणामों के अनुरूप है।
3 निष्कर्ष
इस प्रयोग में, 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु के माइक्रोस्ट्रक्चर और गुणों पर विभिन्न एक्सट्रूज़न अनुपात के प्रभावों का विश्लेषण इस शर्त के तहत किया गया था कि बिलेट आकार, पिंड हीटिंग तापमान और एक्सट्रूज़न गति अपरिवर्तित रहे। निष्कर्ष इस प्रकार हैं:
1) गर्म एक्सट्रूज़न के दौरान 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु में गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण होता है। एक्सट्रूज़न अनुपात में वृद्धि के साथ, अनाज को लगातार परिष्कृत किया जाता है, और एक्सट्रूज़न दिशा के साथ विस्तारित अनाज को समतुल्य पुनर्क्रिस्टलीकृत अनाज में बदल दिया जाता है, और <100> तार बनावट की ताकत लगातार बढ़ जाती है।
2) महीन दाने को मजबूत करने के प्रभाव के कारण, एक्सट्रूज़न अनुपात में 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 पहुंच जाते हैं।
चित्र 6: कास्टिंग और एक्सट्रूज़न के बाद 6063 एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तन्यता फ्रैक्चर आकृतियाँ
3) एज़-कास्ट नमूने की फ्रैक्चर आकृति विज्ञान समतल क्षेत्रों और आंसू किनारों से बना है। बाहर निकालने के बाद, फ्रैक्चर बड़ी संख्या में समान डिम्पल से बना होता है, और फ्रैक्चर तंत्र भंगुर फ्रैक्चर से नमनीय फ्रैक्चर में बदल जाता है।
पोस्ट करने का समय: नवंबर-30-2024
