Analizēt vara sakausējuma materiālu stiprināšanas metodes
Parasti izmantotās vara un vara sakausējumu stiprināšanas metodes ietver: deformācijas stiprināšanu, smalkgraudainu stiprināšanu, cieto šķīdumu stiprināšanu, vecuma nokrišņu (nokrišņu) stiprināšanu, dispersijas stiprināšanu, kompozītmateriālu stiprināšanu un mikroelementu pievienošanu.
1. Deformācijas stiprināšana
Deformācijas stiprināšana ir paredzēta vara sakausējuma stiprības un cietības uzlabošanai, izmantojot plastisko deformāciju. Tā ir viena no visbiežāk izmantotajām vara sakausējuma stiprināšanas metodēm. Tā kā aukstās apstrādes radītie kristāla defekti maz ietekmē materiāla vadītspēju, šī stiprināšanas metode uzlabo izturību, vienlaikus padarot sakausējumu ļoti vadošu. Deformācijas stiprināšanas īpašība ir tāda, ka, palielinoties materiāla stiprībai, tā plastiskums strauji samazinās, kā arī nedaudz samazināsies elektrovadītspēja, palielinoties dislokācijas blīvumam. Turklāt, paaugstinoties ekspluatācijas temperatūrai, materiāls tiks pakļauts reģenerācijas un pārkristalizācijas procesiem un mīkstinās, un vienreizēja deformācijas stiprināšana var tikai ierobežotā mērā palielināt sakausējuma izturību, tāpēc to bieži izmanto kopā ar citām stiprināšanas metodēm.
2. Smalko graudu stiprināšana
Smalko graudu stiprināšana ir ātra sacietēšanas vai termiskās apstrādes metožu izmantošana, lai liešanas laikā iegūtu smalkus graudus. Lai rafinētu graudus, var pievienot arī noteiktus sakausējuma mikroelementus. Graudu izmērs ir samazināts, sakausējuma izturība ir palielināta, un tas maz ietekmē sakausējuma elektrisko vadītspēju. Tāpēc smalkgraudainu stiprināšana ir kļuvusi par vienu no galvenajām vara sakausējumu stiprināšanas metodēm. Smalko graudu stiprināšanas izcilā priekšrocība ir tā, ka tā var uzlabot materiāla plastiskumu, vienlaikus uzlabojot materiāla izturību. Tas ir tāpēc, ka pēc graudu rafinēšanas var efektīvi mazināt sprieguma koncentrāciju, ko rada dislokācijas uzkrāšanās uz graudu robežas, kad materiāls tiek deformēts, aizkavējot plaisu rašanos, un var sasniegt lielāku deformācijas apjomu pirms materiāla lūzumiem. Šīs priekšrocības dēļ graudu rafinēšana tiek plaši izmantota.
3. Cietā šķīduma stiprināšana
Metāla stiprības un cietības palielināšanas fenomenu, iekļaujot noteiktus izšķīdušās vielas elementus, veidojot cietu šķīdumu, sauc par cietā šķīduma stiprināšanu. Cietā šķīduma nostiprināšana notiek tāpēc, ka izšķīdušo atomu izšķīšana izraisa kropļojumus šķīdinātāja metāla kristāliskajā režģī, tādējādi palielinot pretestību dislokācijas kustībai. Prakse ir pierādījusi, ka pareiza izšķīdušās vielas satura kontrole cietā šķīdumā var ievērojami uzlabot materiāla izturību un cietību, vienlaikus saglabājot labu plastiskumu un stingrību. Piemēram: 19% niķeļa pievienošana vara var palielināt sakausējuma phib no 220MPa līdz 380–400 MPa un cietību no HB44 līdz HB70, bet plastiskums joprojām saglabā ψ=50%. Ja varš sasniegtu tādu pašu stiprinošo efektu ar citiem līdzekļiem (piemēram, sacietēšana aukstās deformācijas laikā), tā plastiskums gandrīz pilnībā zaudētu. Cietā šķīduma stiprināšana ir stiprināšanas metode, kas izmanto mijiedarbību starp izšķīdušās vielas atomiem un kustīgām dislokācijām cietajā šķīdumā, lai izraisītu plūsmas spriedzes palielināšanos. Pievienojot pamatnei atbilstošu daudzumu leģējošu elementu, lai izveidotu cietu šķīdumu, sakausējuma stiprums parasti tiks uzlabots. Saskaņā ar Mota-Nabbaro teoriju plāniem cietiem šķīdumiem tecēšanas robežas izmaiņas ar izšķīdušo elementu koncentrāciju var izteikt šādi: б=бo+kCm. Formulā б ir sakausējuma tecēšanas robeža; бo ir tīra metāla tecēšanas robeža; C ir izšķīdušās vielas atomu masas koncentrācija; k un m ir konstantes, ko nosaka matricas un sakausējuma elementu īpašības, kur m vērtība ir no 0,5 līdz 1.
4. Novecošanās nokrišņu (nokrišņu) nostiprināšana
Vecuma nokrišņu stiprināšanas pamatprincips ir pievienot varam leģējošus elementus, kuriem ir ļoti maza cieto vielu šķīdība istabas temperatūrā un liela cieto vielu šķīdība augstā temperatūrā. Izmantojot augstas temperatūras cieto šķīdumu apstrādi, sakausējuma elementi pamatnē veido pārsātinātu cietu šķīdumu. Tas Izturība ir uzlabota salīdzinājumā ar tīru varu. Pēc tam, novecojot, pārsātinātais cietais šķīdums sadalās, sakausējuma elementi nogulsnējas noteiktā formā un tiek izkliedēti un sadalīti pamatnē, veidojot nokrišņu fāzi. Nogulsnētā fāze var efektīvi novērst graudu robežu un dislokāciju pārvietošanos, tādējādi ievērojami uzlabojot sakausējuma izturību. Leģējošajiem elementiem, kas rada nokrišņu stiprināšanu, jāatbilst šādiem diviem nosacījumiem: pirmkārt, cietā šķīdība varā augstā un zemā temperatūrā ir diezgan atšķirīga, lai novecošanas laikā varētu izveidot pietiekami daudz stiprināšanas fāžu; otrkārt, cietā šķīdība varā istabas temperatūrā ir ļoti atšķirīga. Šķīdība ir ārkārtīgi maza, lai nodrošinātu augstu matricas vadītspēju. Stiprināšana ar nokrišņiem ir visplašāk izmantotā stiprināšanas metode augstas stiprības, augstas vadītspējas vara sakausējumos. Vara sakausējumos, lai radītu novecojošu nokrišņu pastiprinošo efektu, tiek pievienoti tādi elementi kā Ti, Co, P, Ni, Si, Mg, Cr, Zr, Be, Fe uc Lielākā priekšrocība novecošanās nokrišņu stiprināšanai ir tā, ka tā ir ļoti spēcīga. uzlabo materiāla izturību, vienlaikus samazinot elektriskās vadītspējas bojājumus.
5. Difūzijas uzlabošana
Dispersijas stiprināšana ir materiāls, ko sagatavo ar pulvermetalurģiju un citām metodēm pēc tam, kad noteiktas formas un izmēra dispersijas stiprināšanas fāzes pulveris ir pilnībā sajaukts ar vara pulveri. Otrās fāzes daļiņas (Al2O3, ThO2, Zro2 u.c.) tiek izkliedētas un izkliedētas vara matricā, un vara sakausējuma stiprība uzlabojas, pateicoties dispersijas stiprinošajam efektam. Šī metode maz ietekmē vara elektrisko un siltuma vadītspēju, vienlaikus uzlabojot izturību. Lai vara matricā iegūtu izkliedēti izkliedētas otrās fāzes daļiņas, var uzskatīt, ka vara matricai tiek pievienotas otrās fāzes daļiņas vai arī noteikta procesa laikā vara matricā tiek ģenerētas dispersi sadalītas otrās fāzes daļiņas. Konkrētās metodes ietver: mehānisko sajaukšanas metodi, kopizgulsnēšanas metodi, iekšējās oksidācijas metodi, reversās gēla izgulsnēšanas metodi, elektrolītiskās izgulsnēšanas metodi utt. Galvenie dispersijas stiprināšanas mehānismi ir Olovana mehānisms un Ansela-Lenjē mehānisms.
(1) Orowan mehānisms. Plastiskās deformācijas laikā dislokācijas līnija nevar tieši izgriezties cauri otrās fāzes daļiņai, bet ārēja spēka iedarbībā dislokācijas līnija var saliekties ap otrās fāzes daļiņu, un visbeidzot ap otrās fāzes daļiņu tiek atstāts dislokācijas gredzens un padodas. . Nepareiza piespēle. Dislokāciju locīšana palielinās režģa deformācijas enerģiju dislokācijas skartajā zonā, kas palielina pretestību dislokācijas līniju kustībai un palielina slīdēšanas pretestību.
(2) (2) Ansel-Lenier mehānisms. GS Ansell et al. ierosināja citu dislokācijas modeli ar dispersiju stiprinātu sakausējumu iegūšanai. Viņi izmantoja izkliedēto otrās fāzes daļiņu lūzumu dislokācijas uzkrāšanās dēļ kā ražas kritēriju. Ja bīdes spriegums uz daļiņām ir vienāds ar izkliedēto daļiņu lūzuma spriegumu, ar dispersiju stiprinātais sakausējums iegūst.
6. Fiber in situ kompozītmateriālu stiegrojums
Šī metode galvenokārt attiecas uz lieko leģējošu elementu (Cr, Fe, V, Nb uc) pievienošanu vara, lai iegūtu divfāžu kompleksu. Pārpalikumi elementi pastāv sacietētajā sakausējumā vienas fāzes un dendrīta struktūras veidā. Pēc tam sakausējums tiek izstiepts ar lielu deformāciju, tā ka sakausējuma elementu dendrītiskā struktūra tiek pārveidota par šķiedru struktūru. Šķiedru klātbūtne palielina izturību pret dislokācijas kustību, tādējādi nostiprinot materiālu.
7. Pievienojiet mikroelementus
Atsevišķu mikroelementu pievienošana sakausējuma pamatnei var ne tikai stiprināt sakausējumu, bet arī ir efektīvs līdzeklis pret koroziju izturīgu materiālu izstrādei. Daži no šiem mikroelementiem stiprina sakausējumu, veidojot izkliedētas fāzes, un daži, attīrot matricas struktūru, taču neviens no tiem būtiski nesamazina tā izturību pret koroziju, tādējādi uzlabojot sakausējuma kopējo veiktspēju.
