L’allégement des automobiles est un objectif commun de l’industrie automobile mondiale. L'augmentation de l'utilisation de matériaux en alliage d'aluminium dans les composants automobiles est la direction du développement des véhicules modernes de nouveau type. L'alliage d'aluminium 6082 est un alliage d'aluminium renforcé pouvant être traité thermiquement avec une résistance modérée, une excellente formabilité, soudabilité, résistance à la fatigue et à la corrosion. Cet alliage peut être extrudé en tuyaux, tiges et profilés, et il est largement utilisé dans les composants automobiles, les pièces structurelles soudées, les transports et l'industrie de la construction.
Actuellement, les recherches sur l’alliage d’aluminium 6082 destiné aux véhicules à énergie nouvelle en Chine sont limitées. Par conséquent, cette étude expérimentale étudie les effets de la gamme de teneur en éléments de l'alliage d'aluminium 6082, des paramètres du processus d'extrusion, des méthodes de trempe, etc., sur les performances et la microstructure du profilé en alliage. Cette étude vise à optimiser la composition de l'alliage et les paramètres du processus pour produire des matériaux en alliage d'aluminium 6082 adaptés aux véhicules à énergies nouvelles.
1. Matériels et méthodes de test
Déroulement du processus expérimental : Rapport de composition de l'alliage – Fusion des lingots – Homogénéisation des lingots – Sciage des lingots en billettes – Extrusion des profilés – Trempe en ligne des profilés – Vieillissement artificiel – Préparation des éprouvettes.
1.1 Préparation des lingots
Dans la gamme internationale des compositions d'alliage d'aluminium 6082, trois compositions ont été sélectionnées avec des plages de contrôle plus étroites, étiquetées 6082-/6082″, 6082-Z, avec la même teneur en éléments Si. Contenu de l'élément Mg, y > z ; Contenu de l'élément Mn, x > y > z ; Cr, contenu en élément Ti, x > y = z. Les valeurs cibles spécifiques de la composition de l'alliage sont présentées dans le tableau 1. La coulée des lingots a été réalisée à l'aide d'une méthode de coulée semi-continue par refroidissement par eau, suivie d'un traitement d'homogénéisation. Les trois lingots ont été homogénéisés en utilisant le système établi en usine à 560°C pendant 2 heures avec refroidissement par brouillard d'eau.
1.2 Extrusion de profils
Les paramètres du processus d'extrusion ont été ajustés de manière appropriée pour la température de chauffage des billettes et la vitesse de refroidissement par trempe. La coupe transversale des profilés extrudés est illustrée à la figure 1. Les paramètres du processus d'extrusion sont présentés dans le tableau 2. L'état de formation des profilés extrudés est illustré à la figure 2.
2. Résultats des tests et analyse
La composition chimique spécifique des profilés en alliage d'aluminium 6082 dans les trois plages de composition a été déterminée à l'aide d'un spectromètre à lecture directe Swiss ARL, comme indiqué dans le tableau 3.
2.1 Tests de performances
Pour comparer, les performances des trois profils d'alliage de gamme de composition avec différentes méthodes de trempe, paramètres d'extrusion identiques et processus de vieillissement ont été examinées.
2.1.1 Performances mécaniques
Après un vieillissement artificiel à 175°C pendant 8 heures, des éprouvettes standards ont été prélevées dans le sens d'extrusion des profilés pour des essais de traction à l'aide d'une machine d'essai électronique universelle Shimadzu AG-X100. Les performances mécaniques après vieillissement artificiel pour différentes compositions et méthodes de trempe sont présentées dans le tableau 4.
Le tableau 4 montre que les performances mécaniques de tous les profilés dépassent les valeurs standard nationales. Les profilés produits à partir de billettes en alliage 6082-Z présentaient un allongement plus faible après rupture. Les profilés produits à partir de billettes en alliage 6082-7 présentaient les performances mécaniques les plus élevées. Les profilés en alliage 6082-X, avec différentes méthodes de solution solide, ont présenté des performances supérieures avec les méthodes de trempe par refroidissement rapide.
2.1.2 Tests de performance en flexion
À l'aide d'une machine d'essai universelle électronique, des tests de flexion en trois points ont été effectués sur des échantillons et les résultats de flexion sont présentés dans la figure 3. La figure 3 montre que les produits fabriqués à partir de billettes en alliage 6082-Z présentaient une grave peau d'orange en surface et des fissures sur la surface. dos des échantillons pliés. Les produits fabriqués à partir de billettes d'alliage 6082-X présentaient de meilleures performances de pliage, des surfaces lisses sans peau d'orange et seulement de petites fissures aux positions limitées par les conditions géométriques au dos des échantillons pliés.
2.1.3 Inspection à fort grossissement
Les échantillons ont été observés sous un microscope optique Carl Zeiss AX10 pour l'analyse de la microstructure. Les résultats de l'analyse de la microstructure pour les trois profils d'alliage de gamme de composition sont présentés dans la figure 4. La figure 4 indique que la granulométrie des produits fabriqués à partir de tiges 6082-X et de billettes en alliage 6082-K était similaire, avec une granulométrie légèrement meilleure dans le 6082-X. alliage par rapport à l’alliage 6082-y. Les produits fabriqués à partir de billettes d'alliage 6082-Z avaient des grains plus gros et des couches de cortex plus épaisses, ce qui conduisait plus facilement à une peau d'orange en surface et à un affaiblissement de la liaison métallique interne.
2.2 Analyse des résultats
Sur la base des résultats des tests ci-dessus, on peut conclure que la conception de la gamme de compositions d'alliage affecte de manière significative la microstructure, les performances et la formabilité des profilés extrudés. Une teneur accrue en éléments Mg réduit la plasticité de l'alliage et conduit à la formation de fissures lors de l'extrusion. Une teneur plus élevée en Mn, Cr et Ti a un effet positif sur le raffinement de la microstructure, ce qui a un impact positif sur la qualité de la surface, les performances de flexion et les performances globales.
3.Conclusion
L'élément Mg affecte considérablement les performances mécaniques de l'alliage d'aluminium 6082. Une teneur accrue en magnésium réduit la plasticité de l'alliage et conduit à la formation de fissures lors de l'extrusion.
Le Mn, le Cr et le Ti ont un effet positif sur le raffinement de la microstructure, conduisant à une amélioration de la qualité de surface et des performances de pliage des produits extrudés.
Différentes intensités de refroidissement par trempe ont un impact notable sur les performances des profilés en alliage d'aluminium 6082. Pour une utilisation automobile, l'adoption d'un processus de trempe par brouillard d'eau suivi d'un refroidissement par pulvérisation d'eau permet d'obtenir de meilleures performances mécaniques et de garantir la précision de la forme et des dimensions des profilés.
Edité par May Jiang de MAT Aluminium
Heure de publication : 26 mars 2024
