Калі механічныя ўласцівасці экструзійных вырабаў не адпавядаюць чаканням, увага звычайна засяроджваецца на пачатковым складзе нарыхтоўкі або ўмовах экструзіі/вытрымкі. Мала хто сумняваецца ў тым, ці можа сама гамагенізацыя быць праблемай. Фактычна, этап гамагенізацыі мае вырашальнае значэнне для атрымання высакаякасных экструзійных вырабаў. Няправільны кантроль этапу гамагенізацыі можа прывесці да:
●Павышаны ціск прарыву
●Больш дэфектаў
●Паласатыя тэкстуры пасля анадавання
●Ніжэйшая хуткасць экструзіі
●Дрэнныя механічныя ўласцівасці
Этап гамагенізацыі мае дзве асноўныя мэты: рафінаванне інтэрметалічных злучэнняў, якія змяшчаюць жалеза, і пераразмеркаванне магнію (Mg) і крэмнію (Si). Вывучаючы мікраструктуру загатоўкі да і пасля гамагенізацыі, можна прадказаць, ці будзе яна добра сябе паводзіць падчас экструзіі.
Уплыў гамагенізацыі нарыхтоўкі на загартоўку
У экструзійных вырабах 6XXX трываласць забяспечваецца фазамі, багатымі Mg і Si, якія ўтвараюцца падчас старэння. Здольнасць утвараць гэтыя фазы залежыць ад змяшчэння элементаў у цвёрды раствор перад пачаткам старэння. Каб Mg і Si ў рэшце рэшт сталі часткай цвёрдага раствора, метал неабходна хутка загартаваць пры тэмпературы вышэй за 530 °C. Пры тэмпературах вышэй за гэтую кропку Mg і Si натуральным чынам раствараюцца ў алюмініі. Аднак падчас экструзіі метал застаецца вышэй за гэтую тэмпературу толькі кароткі час. Каб гарантаваць растварэнне ўсяго Mg і Si, часціцы Mg і Si павінны быць адносна малымі. На жаль, падчас ліцця Mg і Si выпадаюць у асадак у выглядзе адносна вялікіх блокаў Mg₂Si (мал. 1a).
Тыповы цыкл гамагенізацыі загатоўкі 6060 складае 2 гадзіны пры тэмпературы 560 °C. Падчас гэтага працэсу, паколькі тэмпература загатоўкі доўга застаецца вышэй за 530 °C, Mg₂Si раствараецца. Пасля астуджэння ён зноў выпадае ў значна больш дробны асадак (мал. 1c). Калі тэмпература гамагенізацыі недастаткова высокая або час занадта кароткі, некаторыя буйныя часціцы Mg₂Si застануцца. Калі гэта адбываецца, цвёрды раствор пасля экструзіі змяшчае менш Mg і Si, што робіць немагчымым утварэнне высокай шчыльнасці зацвярдзелых асадкаў, што прыводзіць да зніжэння механічных уласцівасцей.
Мал. 1. Аптычныя мікрафатаграфіі паліраваных і 2% пратраўленых HF загатовак 6060: (а) адлітых, (б) часткова гамагенізаваных, (в) цалкам гамагенізаваных.
Роля гамагенізацыі ў інтэрметалідах, якія змяшчаюць жалеза
Жалеза (Fe) мае большы ўплыў на глейкасць разрушэння, чым на трываласць. У сплавах 6XXX фазы жалеза, як правіла, утвараюць β-фазу (Al₅(FeMn)Si або Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) падчас ліцця. Гэтыя фазы буйныя, вуглаватыя і перашкаджаюць экструзіі (выдзелена на мал. 2a). Падчас гамагенізацыі цяжкія элементы (Fe, Mn і г.д.) дыфундуюць, і буйныя вуглаватыя фазы становяцца меншымі і больш круглымі (мал. 2b).
Толькі па аптычных выявах цяжка адрозніць розныя фазы і немагчыма надзейна колькасна ацаніць іх. У Innoval мы колькасна вызначаем гамагенізацыю загатоўкі з дапамогай нашага ўнутранага метаду выяўлення і класіфікацыі прыкмет (FDC), які забяспечвае значэнне %α для загатоўкі. Гэта дазваляе нам ацаніць якасць гамагенізацыі.
Мал. 2. Аптычныя мікрафатаграфіі загатовак (а) да і (б) пасля гамагенізацыі.
Метад выяўлення і класіфікацыі прыкмет (FDC)
На мал. 3a паказаны паліраваны ўзор, прааналізаваны з дапамогай сканіруючай электроннай мікраскапіі (SEM). Затым для аддзялення і ідэнтыфікацыі інтэрметалідаў, якія на мал. 3b выглядаюць белымі, ужываецца метад парогавага вызначэння ў адценнях шэрага. Гэты метад дазваляе аналізаваць плошчы плошчай да 1 мм², што азначае, што адначасова можна прааналізаваць больш за 1000 асобных асаблівасцей.
Мал. 3. (a) Электронны малюнак гамагенізаванай загатоўкі 6060, атрыманы з дапамогай зваротнага рассеяння, (b) ідэнтыфікаваныя асобныя асаблівасці з (a).
Склад часціц
Сістэма Innoval абсталявана энергетычна-дысперсійным рэнтгенаўскім (EDX) дэтэктарам Oxford Instruments Xplore 30. Гэта дазваляе хутка і аўтаматычна збіраць EDX-спектры з кожнай вызначанай кропкі. З гэтых спектраў можна вызначыць склад часціц і вызначыць адноснае суадносіны Fe:Si.
У залежнасці ад утрымання Mn або Cr у сплаве могуць быць уключаны і іншыя цяжкія элементы. Для некаторых сплаваў 6XXX (часам са значным утрыманнем Mn) у якасці эталона выкарыстоўваецца суадносіны (Fe+Mn):Si. Затым гэтыя суадносіны можна параўнаць з суадносінамі вядомых інтэрметалідаў, якія змяшчаюць жалеза.
β-фаза (Al₅(FeMn)Si або Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): суадносіны (Fe+Mn):Si ≈ 2. α-фаза (Al₁₂(FeMn)₃Si або Al₈.₃(FeMn)₂Si): суадносіны ≈ 4–6, у залежнасці ад складу. Наша спецыяльнае праграмнае забеспячэнне дазваляе нам усталяваць парог і класіфікаваць кожную часціцу як α або β, а затым адлюстраваць іх становішча ў мікраструктуры (мал. 4). Гэта дае прыблізны працэнт пераўтворанага α ў гамагенізаванай загатоўцы.
Мал. 4. (a) Мапа, якая паказвае α- і β-класіфікаваныя часціцы, (b) дыяграма рассейвання суадносін (Fe+Mn):Si.
Што могуць нам расказаць дадзеныя
На мал. 5 паказаны прыклад таго, як выкарыстоўваецца гэтая інфармацыя. У гэтым выпадку вынікі сведчаць аб нераўнамерным нагрэве ў пэўнай печы або, магчыма, аб тым, што зададзеная тэмпература не была дасягнута. Для правільнай ацэнкі такіх выпадкаў патрабуюцца як выпрабавальная загатоўка, так і эталонная загатоўка вядомай якасці. Без іх немагчыма вызначыць чаканы дыяпазон %α для гэтага складу сплаву.
Мал. 5. Параўнанне %α ў розных секцыях дрэнна прадукцыйнай гамагенізацыйнай печы.
Час публікацыі: 30 жніўня 2025 г.
