Giảm nhẹ ô tô là mục tiêu chung của ngành công nghiệp ô tô toàn cầu. Việc tăng cường sử dụng vật liệu hợp kim nhôm trong linh kiện ô tô là hướng phát triển cho các loại xe đời mới hiện đại. Hợp kim nhôm 6082 là hợp kim nhôm được gia cố, xử lý nhiệt với độ bền vừa phải, khả năng định dạng tuyệt vời, khả năng hàn, chống mỏi và chống ăn mòn. Hợp kim này có thể được ép đùn thành ống, thanh và hồ sơ, và nó được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận ô tô, bộ phận kết cấu hàn, giao thông vận tải và ngành xây dựng.
Hiện nay, nghiên cứu về hợp kim nhôm 6082 để sử dụng cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới ở Trung Quốc còn hạn chế. Do đó, nghiên cứu thực nghiệm này nghiên cứu ảnh hưởng của phạm vi hàm lượng nguyên tố hợp kim nhôm 6082, các thông số quá trình ép đùn, phương pháp làm nguội, v.v., đến hiệu suất và cấu trúc vi mô của hợp kim. Nghiên cứu này nhằm mục đích tối ưu hóa thành phần hợp kim và các thông số quy trình để sản xuất vật liệu hợp kim nhôm 6082 phù hợp cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới.
1. Vật liệu và phương pháp thử nghiệm
Quy trình thực nghiệm: Tỷ lệ thành phần hợp kim – Nóng chảy phôi – Đồng nhất phôi – Cưa phôi thành phôi – Đùn biên dạng – Dập nguội biên dạng trực tuyến – Lão hóa nhân tạo – Chuẩn bị mẫu thử.
1.1 Chuẩn bị phôi
Trong phạm vi quốc tế của 6082 thành phần hợp kim nhôm, ba thành phần đã được chọn với phạm vi kiểm soát hẹp hơn, được dán nhãn là 6082-/6082”, 6082-Z, có cùng hàm lượng nguyên tố Si. Hàm lượng phần tử Mg, y > z; Nội dung phần tử Mn, x > y > z; Hàm lượng phần tử Cr, Ti, x > y = z. Các giá trị mục tiêu của thành phần hợp kim cụ thể được trình bày trong Bảng 1. Việc đúc phôi được thực hiện bằng phương pháp đúc làm mát bằng nước bán liên tục, sau đó là xử lý đồng nhất. Cả ba thỏi đều được đồng nhất hóa bằng hệ thống do nhà máy thiết lập ở nhiệt độ 560°C trong 2 giờ với hệ thống làm mát bằng phun sương nước.
1.2 Đùn hồ sơ
Các thông số quá trình ép đùn được điều chỉnh phù hợp với nhiệt độ gia nhiệt phôi và tốc độ làm nguội. Mặt cắt ngang của các biên dạng ép đùn được thể hiện trong Hình 1. Các thông số của quá trình ép đùn được thể hiện trong Bảng 2. Trạng thái hình thành của các biên dạng ép đùn được thể hiện trong Hình 2.
2.Kết quả kiểm tra và phân tích
Thành phần hóa học cụ thể của cấu hình hợp kim nhôm 6082 trong ba phạm vi thành phần được xác định bằng máy quang phổ đọc trực tiếp ARL của Thụy Sĩ, như trong Bảng 3.
2.1 Kiểm tra hiệu suất
Để so sánh, hiệu suất của ba cấu hình hợp kim có phạm vi thành phần với các phương pháp dập tắt khác nhau, các thông số ép đùn giống hệt nhau và quá trình lão hóa đã được kiểm tra.
2.1.1 Hiệu suất cơ học
Sau khi lão hóa nhân tạo ở 175°C trong 8 giờ, các mẫu tiêu chuẩn được lấy từ hướng đùn của các biên dạng để kiểm tra độ bền kéo bằng máy kiểm tra đa năng điện tử Shimadzu AG-X100. Hiệu suất cơ học sau quá trình lão hóa nhân tạo đối với các chế phẩm và phương pháp làm nguội khác nhau được thể hiện trong Bảng 4.
Từ Bảng 4, có thể thấy rằng hiệu suất cơ học của tất cả các cấu hình đều vượt quá giá trị tiêu chuẩn quốc gia. Biên dạng được sản xuất từ phôi hợp kim 6082-Z có độ giãn dài thấp hơn sau khi đứt. Cấu hình được sản xuất từ phôi hợp kim 6082-7 có hiệu suất cơ học cao nhất. Cấu hình hợp kim 6082-X, với các phương pháp dung dịch rắn khác nhau, thể hiện hiệu suất cao hơn với các phương pháp làm nguội nhanh.
2.1.2 Kiểm tra hiệu suất uốn
Sử dụng máy kiểm tra vạn năng điện tử, các thử nghiệm uốn ba điểm đã được tiến hành trên các mẫu và kết quả uốn được thể hiện trong Hình 3. Hình 3 cho thấy các sản phẩm được sản xuất từ phôi hợp kim 6082-Z có bề mặt bong tróc màu cam nghiêm trọng và nứt trên bề mặt. mặt sau của các mẫu uốn cong. Sản phẩm được sản xuất từ phôi hợp kim 6082-X có khả năng uốn tốt hơn, bề mặt nhẵn không có hiện tượng bong tróc vỏ cam và chỉ có vết nứt nhỏ tại các vị trí bị giới hạn bởi điều kiện hình học ở mặt sau của mẫu uốn.
2.1.3 Kiểm tra độ phóng đại cao
Các mẫu được quan sát dưới kính hiển vi quang học Carl Zeiss AX10 để phân tích cấu trúc vi mô. Kết quả phân tích cấu trúc vi mô cho ba cấu hình hợp kim có phạm vi thành phần được thể hiện trong Hình 4. Hình 4 chỉ ra rằng kích thước hạt của các sản phẩm được sản xuất từ thanh 6082-X và phôi hợp kim 6082-K là tương tự nhau, với kích thước hạt tốt hơn một chút ở 6082-X hợp kim so với hợp kim 6082-y. Các sản phẩm được sản xuất từ phôi hợp kim 6082-Z có kích thước hạt lớn hơn và lớp vỏ dày hơn, dễ dẫn đến hiện tượng bong tróc bề mặt và liên kết kim loại bên trong yếu đi.
2.2 Phân tích kết quả
Dựa trên các kết quả thử nghiệm ở trên, có thể kết luận rằng việc thiết kế phạm vi thành phần hợp kim ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc vi mô, hiệu suất và khả năng định dạng của các cấu hình ép đùn. Hàm lượng nguyên tố Mg tăng lên làm giảm độ dẻo của hợp kim và dẫn đến hình thành vết nứt trong quá trình ép đùn. Hàm lượng Mn, Cr và Ti cao hơn có tác động tích cực đến việc tinh chỉnh cấu trúc vi mô, từ đó tác động tích cực đến chất lượng bề mặt, hiệu suất uốn và hiệu suất tổng thể.
3.Kết luận
Nguyên tố Mg ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất cơ học của hợp kim nhôm 6082. Hàm lượng Mg tăng làm giảm độ dẻo của hợp kim và dẫn đến hình thành vết nứt trong quá trình ép đùn.
Mn, Cr và Ti có tác động tích cực đến việc sàng lọc cấu trúc vi mô, dẫn đến cải thiện chất lượng bề mặt và hiệu suất uốn của sản phẩm ép đùn.
Cường độ làm nguội khác nhau có tác động rõ rệt đến hiệu suất của cấu hình hợp kim nhôm 6082. Đối với việc sử dụng trong ô tô, việc áp dụng quy trình làm nguội bằng sương mù nước, sau đó làm mát bằng phun nước sẽ mang lại hiệu suất cơ học tốt hơn và đảm bảo độ chính xác về hình dạng cũng như kích thước của biên dạng.
Được chỉnh sửa bởi May Jiang từ MAT Aluminium
Thời gian đăng: 26-03-2024
