Ảnh hưởng của quá trình ủ đến tỷ lệ thu được 8011 Hợp kim nhôm cán đúc cho nắp chai

Tóm tắt

Trong bài báo này, 8011 phôi cán đúc được sử dụng để sản xuất tấm nhôm làm nắp chai, và nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình ủ đồng nhất và ủ trung gian đến các đặc tính của sản phẩm.

Kết quả cho thấy tấm nhôm nắp chai đáp ứng yêu cầu của khách hàng có thể được sản xuất từ ​​phôi cán đúc bằng cách áp dụng quy trình ủ đồng nhất thích hợp.

Giới thiệu

Do đặc điểm vốn có của quá trình cán đúc, phôi cán có tính dị hướng rõ ràng, điều này hạn chế ứng dụng của chúng trong các sản phẩm vẽ sâu.

Trong công việc này, một quy trình ủ đồng nhất hợp lý được áp dụng để giảm bớt sự phân tách thành phần và tính dị hướng của 8011 phôi cán được tạo ra bởi quá trình cán đúc và tối ưu hóa cấu trúc vi mô bên trong.

Kết hợp với quá trình ủ trung gian thích hợp và giảm nguội hợp lý đường cán cuối cùng trong quá trình xử lý tiếp theo, tỷ lệ của các kết cấu khác nhau trong tấm được cân bằng, tính dị hướng của vật liệu giảm, và tấm nhôm nắp chai đáp ứng yêu cầu vẽ sâu được chế tạo thành công.

1 Sơ đồ thí nghiệm

1.1 Vật liệu thí nghiệm

Nguyên liệu thô là 8011 cuộn cán đúc có độ dày phôi ban đầu là 6,0–6,5 mm, và độ dày hoàn thiện mục tiêu của sản phẩm là 0.21 mm.

Kích thước hạt của cuộn cán đúc phải đạt cấp 1.

Thành phần hóa học của 8011 Hợp kim cho nắp chai (phần khối lượng, %)

1.2 Quy trình thí nghiệm

Với đường cán nguội cố định, nhiệt độ ủ đồng nhất và nhiệt độ ủ trung gian được đặt làm thông số thay đổi. Lộ trình quá trình hoàn chỉnh như sau:

Thép cuộn cán nguội → cán nguội 3.8 mm → ủ đồng nhất → cán nguội đến 0.43 mm → ủ trung gian → cán nguội đến độ dày hoàn thiện 0.21 mm

Ba sơ đồ quy trình so sánh được thiết kế:

Cơ chế 1: Đồng nhất hóa ở 480 °C cho 4 h cho 3.8 khoảng trống dày mm; ủ trung gian ở 360 °C cho 2 h cho 0.43 dải mm

Cơ chế 2: Đồng nhất hóa ở 480 °C cho 4 h cho 3.8 khoảng trống dày mm; ủ trung gian ở 280 °C cho 2 h cho 0.43 dải mm

Cơ chế 3: Đồng nhất hóa ở 530 °C cho 4 h cho 3.8 khoảng trống dày mm; ủ trung gian ở 320 °C cho 2 h cho 0.43 dải mm

1.3 Mục kiểm tra

Độ bền kéo \(R_m), độ giãn dài A và tốc độ tai e của mẫu sau khi ủ trung gian và thành phẩm được kiểm tra theo tiêu chuẩn quốc gia.

Các tấm thành phẩm do ba phương án sản xuất sẽ được giao cho khách hàng để kiểm tra bản vẽ cốc, và quy trình sản xuất công nghiệp tối ưu được xác định dựa trên phản hồi dập thực tế.

2 Kết quả thực nghiệm

2.1 Kết quả thử nghiệm ủ trung gian

Mẫu được cán nguội 0.43 mm được ủ trong lò hộp (đưa vào lò sau khi đạt đến nhiệt độ cài đặt, thời gian nắm giữ: 2–4 giờ) để kiểm tra tính chất cơ học và đặc tính của tai.

1. Trong phạm vi nhiệt độ 230–250 °C, độ bền kéo giảm mạnh trong khi độ giãn dài tăng đáng kể, cho thấy sự kết tinh lại hoàn toàn xảy ra trong khoảng nhiệt độ này. Những thay đổi đáng kể về hành vi của tai diễn ra trong quá trình kết tinh lại: sau khi ủ ở 240 °C cho 2 h, Hiện tượng nghe tai chủ yếu xảy ra dọc theo hướng 45° với hiện tượng nghe tai nhẹ ở góc 0°/90°; khi thời gian nắm giữ được kéo dài đến 4 h, tai hoàn toàn chuyển sang hướng 0°/90°.
2. Sau khi kết tinh lại hoàn toàn, nhiệt độ ủ tăng thêm không gây ra sự thay đổi rõ ràng về tốc độ thu âm; khi nhiệt độ vượt quá 360 °C, độ giãn dài của tấm giảm rõ rệt. Do đó, phạm vi nhiệt độ thích hợp để ủ trung gian là 250–360 ° C.
3. So sánh nhiệt độ đồng nhất: Mẫu được đồng nhất ở nhiệt độ thấp (480 °C) cho thấy tốc độ nghe cao hơn và chuyển đổi hướng nghe nhanh hơn sau khi ủ trung gian, trong khi mẫu vật đồng nhất ở 530 ° C thể hiện tỷ lệ nghe nói chung thấp hơn.

Tính chất thực tế sau khi ủ trung gian

2.2 Thuộc tính của thành phẩm

Sau khi ủ trung gian, dải được cán nguội đến độ dày hoàn thiện 0.21 mm với độ giảm lạnh khoảng 51%.

Dữ liệu hiệu suất cơ học và tai nghe của thành phẩm được liệt kê như sau.

Thuộc tính của thành phẩm

Kết quả dùng thử của khách hàng

Kết luận kiểm tra: Các sản phẩm hoàn thiện của Đề án 1 và Đề án 2 đồng nhất tại 480 °C có tốc độ nghe gần bằng 10%, không đáp ứng yêu cầu vẽ sâu nắp chai.

Các sản phẩm hoàn thiện của Đề án 3 đồng nhất tại 530 °C có tốc độ nghe vào khoảng 5% không có vết nứt, và đã được cung cấp cho nhiều nhà sản xuất nắp chai sản xuất hàng loạt.

3 Phân tích và thảo luận

3.1 Mối tương quan giữa kết cấu và tỷ lệ thu được

Hành vi nghe tai của tấm nhôm bị chi phối bởi kết cấu tinh thể bên trong.

Cán nguội tạo ra kết cấu biến dạng, dẫn đến nghiêng 45° trong quá trình kéo cốc.

Sau khi ủ các tấm chịu nhiệt độ nguội lớn, kết cấu kết tinh lại chủ yếu bao gồm kết cấu hình khối và kết cấu R.

• kết cấu khối: gây ra hiện tượng ù tai dọc theo hướng 0°/90°;
• kết cấu R: gây ra tai dọc theo hướng 45°.

Ý tưởng tối ưu hóa cho tấm nhôm vẽ sâu là điều chỉnh tỷ lệ của hai họa tiết, bù đắp các hiệu ứng tai gây ra bởi các kết cấu khác nhau, giảm tỷ lệ tai tổng thể và cải thiện khả năng tạo hình sâu.

3.2 Cơ chế điều chỉnh nhiệt độ đồng nhất trên vi cấu trúc cán đúc

Quá trình cán đúc có mức độ siêu lạnh cao và làm mát nhanh, dẫn đến một số lượng lớn các pha thứ hai không cân bằng và sự phân chia dung dịch rắn nghiêm trọng của các nguyên tố Si và Fe trong ma trận nhôm sau khi hóa rắn.

Ủ đồng nhất thúc đẩy sự biến đổi của các pha không cân bằng, kết tủa các dung dịch rắn siêu bão hòa và loại bỏ sự phân tách thành phần.

1. So sánh kim loại (Nhân vật 3 & Nhân vật 4)
   • Đồng nhất hóa ở 530 °C: Các hợp chất liên kim loại mịn và phân tán đồng đều, và hạt là hạt đẳng trục điển hình.
   • Đồng nhất hóa ở 480 °C: Pha kết tủa là thô, kích thước hạt không đồng đều, và các hạt thô cục bộ tồn tại.
2. Cạnh tranh giữa kết tủa và kết tinh lại Ở nhiệt độ đồng nhất thấp (480 °C), kết tủa xảy ra trước khi kết tinh lại. Các hạt kết tủa làm lệch vị trí và cản trở quá trình tạo mầm của quá trình kết tinh lại, cuối cùng hình thành các cấu trúc vi mô kết tinh thô và không đồng đều. Ở nhiệt độ đồng nhất cao (530 °C), sự kết tinh lại được ưu tiên, và các chất kết tủa tiếp theo sẽ hạn chế sự phát triển quá mức của hạt, mang lại cấu trúc hạt cân bằng tốt và đồng đều.

3.3 Tác dụng điều chỉnh của kết tủa Fe/Si lên kết cấu

Các nguyên tố hợp kim chính của 8011 hợp kim là Fe và Si. Làm nguội nhanh trong quá trình cán đúc làm cho một lượng lớn Fe và Si siêu bão hòa trong ma trận nhôm.

Trong quá trình đồng nhất, Fe và Si kết tủa ra ngoài tạo thành phân tán \(FeAl_3) hạt:

1. \(FeAl_3) các hạt có thể tinh chế các hạt kết tinh lại, làm cho các cấu trúc vi mô được ủ dày đặc và đồng nhất, và làm suy yếu tính dị hướng của vật chất.
2. Dưới sự đồng nhất tại 530 °C, Fe và Si kết tủa đủ. Các hạt pha thứ hai phân tán thúc đẩy quá trình kết tinh lại tại chỗ trong quá trình ủ trung gian. Một phần kết cấu biến dạng cán nguội được giữ lại trong quá trình này, trong khi sự hình thành kết cấu R được tạo điều kiện thuận lợi và sự phát triển quá mức của kết cấu hình khối bị ức chế. Tỷ lệ của hai kết cấu kết tinh lại được cân bằng, giảm đáng kể tỷ lệ thu được thành phẩm.

4 Kết luận

1. Tăng nhiệt độ ủ đồng nhất từ 480 ° C đến 530 °C cho phép kết tủa hợp kim đồng đều và phân tán và cải thiện tính nhất quán của kích thước hạt kết tinh lại. Kết cấu hình khối và kết cấu R được tạo ra sau khi ủ trung gian sẽ chống lại kết cấu biến dạng được hình thành trong quá trình cán nguội cuối cùng, giảm đáng kể tỷ lệ thu nhập của 8011 tấm nhôm đúc thành phẩm.
2. Sau khi quá trình kết tinh lại hoàn toàn được hoàn thành thông qua quá trình ủ trung gian, các thông số quá trình của nó có ảnh hưởng hạn chế đến tốc độ thu được. Quá trình ủ đồng nhất là yếu tố quyết định cốt lõi chi phối tốc độ thu âm của 8011 tấm nhôm đúc cán làm nắp chai.