Al-ötvözetek keményedése

Az alumíniumötvözetek keményedése (keményítése vagy csapadékkeményedése) olyan hőkezelést jelent, amely növeli az anyag keménységét és szilárdságát.

Az "edzhetőség" anyagi tulajdonsága fontos előfeltétele az alumínium alkatrészek és az alumíniumból készült szerkezetek használatának számos technikai felhasználási területen. Például az összes repülőgép-technológia aligha képzelhető el a korban edzhető alumíniumötvözetek nélkül. Mivel az alumínium különféle egyéb elemekkel kombinálva edzhető ötvözeteket képes alkotni, teljesíteni tudja ezt a fontos alapkövetelményt. Ezenkívül lehetőség van az alumíniumötvözetek szilárdsági értékeinek pozitív befolyásolására a technológia által igényelt szilárdság tekintetében egy hőkezeléssel, amely kifejezetten a megfelelő oldhatósági körülményekhez igazodik.

Az alumíniumötvözetek edzésének fontos követelményei

  • korlátozott keverhetőség
  • az ötvöző elemek telítettségi határának, amelyek túlnyomórészt jelen vannak a vegyes kristályban, észrevehetően csökkennie kell, amikor a hőmérséklet csökken
  • hirtelen lehűléssel lehetővé kell tenni a túltelített állapot "befagyasztását"
  • Az erõt növelõ fázisokat az öregedés kiküszöbölheti

Alumíniumötvözetek keményedése

Egyes anyagokkal a szilárdság óriási növekedése érhető el a törékeny csapadék előfordulása miatt. Ennek előfeltétele a mátrix teljes behatolása a csapadék részecskék által. A csapadék eloszlásának sajátos formáját a magképzési körülmények határozzák meg. Ha a durva eloszlást finom eloszlású csapadék formává akarjuk alakítani, akkor a csapadék részecskéit megváltozott körülmények között teljesen meg kell reformálni. Ez a mechanizmus az alumíniumötvözetekre is vonatkozik.

Az ötvözet keményedése három alapvető átalakulási fázisban történik. Szemléltetés céljából az alábbiakban magyarázatot adunk bináris rendszer használatával. A kiválasztott modell az α és β fázisból áll, ahol α a konszolidálandó mátrixot és β a rideg második fázist jelenti.

hirtelen lehűlés

1. kötési szakasz:
Az első cél a β fázis feloldása. Erre a célra az α-fázis egyfázisú területén oldatos hőkezelés zajlik. Az ábrára hivatkozva a hőmérséklet most T2. Ezen a hőmérsékleten a β-fázis feloldódik az α-fázisban, amely főleg B atomokból áll.

Keményedési fázis 2:
Ezt hirtelen lehűlés követi, így a diffúzió elnyomásra kerül. Végül a T1 hőmérsékleten van egy túltelített α vegyes kristály. Most több B-atomot tartalmaz, mint ami megfelelne a T1 hőmérsékleten fennálló tényleges egyensúlynak. A túltelítettség pontos mértékét a koncentráció tengelyének metszetén mutatjuk be (T1 izoterm), az első szakasz a T1 izotermának az α/α + β fázishatárral való metszéspontja. Ezenkívül a pontos koncentrációs arányok leolvashatók erről az izotermáról (lásd a koncentráció tengelyét a T1 hőmérsékleten). A második metszéspont jelzi a *) pont merőlegesét erre az izotermára. A bemutatott ábrán ez az xü szakasz.

Keményedési fázis 3:
A harmadik lépésben a B részecskéket és az összes B atomot tartalmazó részecskét elimináljuk. Ehhez a hirtelen lehűlés által elnyomott diffúziót ismét szabályozott módon stimuláljuk. A technikusok ezt a folyamatot kiszervezésnek nevezik. Ennek eredményeként finoman diszpergált csapadék keletkezik, amely torzító mezőket generál, más néven mátrixrácsokat. Ez a folyamat befolyásolja a diszlokáció kialakulásának és a diszlokáció mozgásának minden folyamatát. Ha már vannak diszlokációk, ezeket blokkoljuk. Az alumíniumötvözetek eredménye a korlátozott műanyag deformálhatóság, amelyet a technológiában keményedésnek neveznek.