D ötvözetek életkori keményedése; alumínium - MetalBlog
A kohászati szakértők blogja
Alumíniumötvözetek korkeményedése AlSi7Mg0.3 - numerikus modell.
Az életkori keményedés lehetővé teszi számos alumíniumötvözet, különösen az öntödei ötvözetek optimális mechanikai tulajdonságainak (Rp0,2, megnyúlás, keménység) elérését. Valójában, ha ez utóbbira összpontosítunk, a gravitációs öntés az öntött alumíniumötvözetek mennyiségének körülbelül 50% -át és a forgalom mintegy 65% -át teszi ki. Számos alumíniumötvözet (Al Si7Mg, Al Si10Mg stb.) Azonban tartalmaz rézet és/vagy szilíciumot és magnéziumot, olyan elemeket, amelyek lehetővé teszik a hőkezelést (T4, T64, T6, T7), és ezáltal növelik a mechanikai tulajdonságokat a szerkezeti keményedés mechanizmusaira, amelyek a cikk tárgyát képezik.
Az öntött alkatrész mechanikai tulajdonságai számos tényezőtől függenek, amelyek nagyjából négy családba sorolhatók. Először megkülönböztetjük az ötvözet tisztaságát (inklúziók és oxidok hiánya), majd az alkatrészek tömörségét, a szerkezet finomságát (szemcseméret, eutektikus, intermetál vegyületek stb.) És végül a csapadékos megkeményedést.
1909 óta és A. Wilm munkája óta ismert, hogy az alumínium idegen elemek (réz, magnézium, szilícium, cink, ...) kis adagolásával és hőkezeléssel edzhető meg. Az alumíniumötvözetek keményedési mechanizmusa a kor keményedése, amelynek eredetét Guinier és Preston függetlenül azonosította. A duralumin ötvözetek (Al-Cu-Mg) esetében a keményedést a klaszterekből (G.P. zónák) nyerik, amelyek egyre nagyobb és összefüggéstelenebb csapadékok felé fejlődnek (Al2Cuq ’majd Al2Cu-Q). Számos tanulmány foglalkozik az öntött alumíniumötvözetek tulajdonságaival, különös tekintettel a vas tartalmának, a lehűlés sebességének, a mikrostruktúra és a mechanikai jellemzők közötti kapcsolatnak vagy a hőkezelés hatásának hatására. Hasonlóképpen, az ötvözetek keményedése és a különféle mechanizmusok is jól leírhatók.
Az ötvözetek alakváltozása játékba hoz egy szerkezeti hibát: elmozdulásokat. A megkeményedés akkor érhető el, ha sikerül ezeket a diszlokációkat „lelassítani” vagy „blokkolni”. Négy edzési mód tekinthető:
- Ne legyen diszlokáció az ötvözetben. A diszlokációk azonban termodinamikailag stabilak és a kristályosodott anyag természetes hibái. Ez az "egzotikus" keményítési módszer ezért csak kivételesen található meg, például a bajuszban (tökéletes egykristályok);
- Szorozzuk meg a diszlokációk számát hogy kölcsönhatásba lépjenek és blokkolják egymást: ez a törzskeményedés elve;
- Lassítja a mozgást a kristályrács torzulásával. Ezt a keményedést szilárd oldat hatásával vagy finom koherens csapadékok bevezetésével érhetjük el. Ebben az esetben a diszlokációnak le kell vágnia a csapadékot;
- Lassítsa a diszlokációkat akadályok létrehozásával, amelyeket a diszlokációknak meg kell kerülniük:
- Deformálódva hurkokat képeznek, amelyek horgonyozva maradnak a csapadékon (hurkok vagy Orowan-mechanizmus);
- A csapadék megkerülésével, „mászással” („mászási” mechanizmus);
- A csapadék megkerülése, a csúszó sík megváltoztatása.
A csapadék konzisztenciája a mátrixszal többek között a csapadék méretének függvénye. Minél nagyobbak, annál kevésbé következetesek. A hőkezelés során a csapadék méreteloszlása, valamint a diszlokációk orientációja oszlik meg. Tehát a nyíró mechanizmust és a három bypass mechanizmust figyelembe kell venni, ha a szerkezeti keményedést modellezni akarjuk.
A csapadékkezelés abból áll, hogy az ötvözetet három egymást követő kezelésnek vetik alá. Először egy oldatkezelést hajtanak végre, amelynek célja az ötvöző elemek maximális számának feloldása a kezeléshez szükséges hőmérsékleten. Ezután a kioltást általában vízzel végezzük, amely lehetővé teszi a túltelített szilárd oldat szobahőmérsékleten történő tárolását. Végül a kezelést meglehetősen alacsony hőmérsékleten (160 ° C - 200 ° C) végzett öregítéssel fejezik be, amelynek célja a szubmikron méretű csapadék szabályozott képződése. Ezek a csapadékok akadályokat jelentenek a diszlokációk mozgása előtt, és így megkeményítik az anyagot. A hőmérséklettől és a kezelés időtartamától függően a csapadékok különböző metastabil formákat öltenek, hogy végül stabil formát eredményezzenek.