Възрастово втвърдяване на d сплави; алуминий - MetalBlog
Блог на експертите по металургия
Възрастово втвърдяване на алуминиеви сплави AlSi7Mg0.3 - числен модел.
Възрастовото втвърдяване позволява да се получат оптималните механични свойства (Rp0,2, удължение, твърдост) на много алуминиеви сплави, по-специално леярски сплави. Всъщност, ако се съсредоточим върху последното, гравитационното леене представлява около 50% от тонажа на летите алуминиеви сплави и около 65% от оборота. Въпреки това, много алуминиеви сплави (Al Si7Mg, Al Si10Mg и др.) Съдържат мед и/или силиций и магнезий, елементи, които правят възможно извършването на топлинна обработка (T4, T64, T6, T7) и по този начин увеличават механичните свойства благодарение към механизмите на структурно втвърдяване, които са предмет на тази статия.
Механичните свойства на формованата част зависят от няколко фактора, които могат да бъдат класифицирани в четири семейства. Разграничаваме на първо място чистотата на сплавта (отсъствие на включвания и оксиди), след това компактността на частите, фината структура (размер на зърната, евтектика, интерметални съединения и др.) И накрая втвърдяването чрез валежи.
От 1909 г. и работата на А. Вилм е известно, че алуминият може да се втвърди чрез малки добавки на чужди елементи (мед, магнезий, силиций, цинк, ...) и чрез прилагане на топлинна обработка. Механизмът на втвърдяване на алуминиевите сплави е стареенето, чийто произход е идентифициран независимо от Guinier и Preston. За дуралуминиевите сплави (Al-Cu-Mg) се втвърдява от клъстери (G.P. зони), които се развиват във все по-големи и некохерентни утайки (Al2Cu-q ’, след това Al2Cu-Q). Много изследвания се занимават със свойствата на отливките от алуминиеви сплави, по-специално влиянието на съдържанието на желязо, скоростта на охлаждане, връзката между микроструктурата и механичните характеристики или ефекта от топлинната обработка. По същия начин втвърдяването на сплавите и различните участващи механизми са добре описани.
Деформацията на сплавите внася в действие структурен дефект: дислокации. Втвърдяването се получава, ако успеем да „забавим“ или „блокираме“ тези дислокации. Могат да се разгледат четири режима на втвърдяване:
- Нямат дислокация в сплавта. Дислокациите обаче са термодинамично стабилни и естествени дефекти на кристализирания материал. Следователно този "екзотичен" метод на втвърдяване може да се намери само по изключение, например в мустаци (перфектни монокристали);
- Умножете броя на дислокациите така че те да си взаимодействат и да се блокират помежду си: това е принципът на деформационно втвърдяване;
- Забавяне на движението чрез изкривяване на кристалната решетка. Това втвърдяване се постига чрез ефекта на твърд разтвор или чрез въвеждане на фини кохерентни утайки. В този случай дислокацията трябва да отреже утайките;
- Забавят дислокациите чрез създаване на препятствия, които дислокациите трябва да заобиколят:
- Чрез деформиране, за да се образуват контури, които остават закотвени върху утайките (контури или механизъм на Orowan);
- Чрез заобикаляне на утайките, чрез „изкачване” (механизъм „Изкачване”);
- Заобикаляйки утайките, променяйки равнината на плъзгане.
Консистенцията на утайките с матрицата е, наред с други неща, функция от размера на утайките. Колкото по-големи са те, толкова по-малко последователни са. По време на топлинната обработка има разпределение на размера на утайките, както и разпределение на ориентацията на дислокациите. Така че механизмът за срязване и трите байпасни механизма трябва да бъдат взети под внимание, ако някой иска да моделира структурното втвърдяване.
Обработката на валежи се състои в подлагане на сплавта на три последователни обработки. Първо се извършва обработка с разтвор, чиято цел е да разтвори максималния брой легиращи елементи при температурата, считана за обработката. След това се извършва закаляване, обикновено с вода, което позволява пренаситен твърд разтвор да се съхранява при стайна температура. И накрая, лечението завършва със стареене при сравнително ниска температура (160 ° C - 200 ° C), чиято цел е контролираното образуване на утайки с субмикронни размери. Тези утайки ще създадат пречки за движението на дислокациите и по този начин ще втвърдят материала. В зависимост от температурата и продължителността на обработката утайките ще приемат различни метастабилни форми, за да доведат накрая до стабилна форма.