مصانع سبائك Alsi42 | مصنع سبائك Alsi42

تعد إضافة عناصر صناعة السبائك طريقة مهمة لتحسين البنية المجهرية وخصائص سبائك Al-Si. تشمل العناصر المضافة بشكل شائع في سبائك Al-Si Mg و Cu و Mn و Sr و RE. يمكن إذابة عنصر المغنيسيوم في α-Al لإحداث تشوه شبكي ولعب دور في تقوية المحلول الصلب. في الوقت نفسه ، يشكل Mg و Si مرحلة Mg2Si ، وهي مرحلة تقوية وتحسن صلابة السبائك. يصل محتوى النحاس في سبيكة Al-Si إلى 2.5٪ ، ويزداد عدد مراحل Al2Cu ، والتي يتم توزيعها عند واجهة α-Al والسيليكون سهل الانصهار ، وتلعب دورا معززا ، لكن التشكل الخشن وتوزيع مرحلة التقوية يجعل معدل السبائك الممدود ينخفض. يمكن أن يقلل Mn من عدد وحجم السيليكون الأساسي في سبيكة Al-Si ، ويصبح السيليكون سهل الانصهار بنية أقصر تشبه الإبرة. سوف تترسب سبيكة Al-Si شديدة الانصهار المحتوية على Mn جزيئات الطور المشتتة المحتوية على Mn أثناء عملية التجانس ، والتي تتميز بكثافة عالية واستقرار حراري عالي ، وتصقل الحبوب المعاد بلورتها ، وتصبح أيضا نواة التنوي لمرحلة تقوية الشيخوخة. الخواص الميكانيكية وخصائص المعالجة للسبائك لها تأثير كبير. Sr يمكن أن يجعل مورفولوجيا مرحلة Si سهلة الانصهار تتغير من تشبه الإبرة إلى ليفية. بعد إضافة عناصر Mn و Sr ، يتم توزيع مرحلة AlFeSi في سبيكة Al-Si بشكل موحد في α-Al dendrite ، ويحسن Mn مورفولوجيا مرحلة Fe الشبيهة بالإبرة. التأثير أكبر من تأثير Sr. كمية معينة من Ba لها تأثير متحولة جيد على السيليكون سهل الانصهار ZL109 ، وفي الوقت نفسه لديها مقاومة جيدة للتحول والركود وخصائص إعادة الصهر ، ويمكن للسبيكة بعد التحول الحصول على قوة أعلى ؛ ولكن عندما يتجاوز محتوى Ba 0.125٪ ، سيكون هناك ظهور في الهيكل. توجد كمية صغيرة من المرحلة الدائرية ، ويتم تقليل الأداء في المقابل. مع زيادة محتوى الحديد ، يزداد حجم المرحلة الغنية بالحديد في سبائك الألومنيوم A356 ، ويتغير التشكل من يشبه العظام إلى يشبه الإبرة ، وتقل قوة شد السبيكة. جزيئات المركبات المعدنية الكبيرة الغنية بالحديد في مصبوبات سبائك الألومنيوم عالية الحديد تعزز تشققات التعب يعد بدء السبيكة أحد مصادر الشقوق ، ومع ذلك ، فإن زيادة محتوى Fe ستزيد من درجة الحرارة العالية وقوة الشد قصيرة المدى للسبيكة. بعد إضافة Sb إلى A356 للتعديل ، تزداد كثافة السبيكة ، ويكون لتأثير التعديل تأثير طويل المدى ؛ يمكن ل Zr تكرير الحبوب بشكل فعال وتمنع إعادة التبلور. يمكن أن تشكل إضافة عنصر Zn إلى كمية معينة مجموعة سهلة الانصهار في بنية سبيكة Al-Si المعدلة. مع زيادة كمية الزنك ، تزداد صلابة السبيكة وتقل الاستطالة. يضاف ملح الفوسفور إلى سبائك الألومنيوم والسيليكون شديدة الانصهار لتشكيل نواة غير متجانسة A1P ، وينخفض حجم السيليكون الأساسي ، ويتغير الشكل من شكل لوحة إلى شكل متعدد الأضلاع أو تكتل. تتميز السبيكة بخصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة التآكل وخصائص الصب.

تتكون سبائك Al-Si المصبوبة بشكل أساسي من التشعبات α-Al والسيليكون سهل الانصهار الخشن. بالنسبة لسبائك Al-Si شديدة الانصهار ، يوجد سيليكون أولي بالإضافة إليها ، حيث تكون الأشكال α-dendritic عبارة عن تغصنات بيضاوية الشكل. بالنسبة للسيليكون الأساسي متعدد الأضلاع ، كلما زاد حجم الجسيمات وكلما كان الشكل غير منتظم ، انخفضت القوة ، ومن السهل تكسيره بشكل تفضيلي أثناء عملية التمدد. وجد Huang Caimin et al. أنه عندما يتم تبريد سائل الألمنيوم ذي درجة الحرارة العالية وتصلبه ، بسبب تدرج درجة الحرارة المحلية ومعدلات التبريد المختلفة ، تظهر التشعبات المصنوعة من سبائك A356 المصبوبة فصلا للمكونات ، وتحتوي المصفوفة أيضا على رخاوة وثقوب وشوائب وثقوب انكماش وعيب في أفلام الأكسيد. السيليكون سهل الانصهار لسبيكة A356 غير المعدلة على شكل إبر خشنة. Mg2Si هي مرحلة تقوية هطول الأمطار ، ولكن عدد مراحل Mg2Si في حالة الصب صغير وصغير ، لذلك ليس من السهل العثور عليه. يظهر عدد كبير من الطائرات شبه المنقسمة الملساء في مورفولوجيا كسر الشد لسبيكة A356 المصبوبة ، وهناك غمازات بأحجام مختلفة في المنطقة المحلية. معظم الدمامل صغيرة وضحلة ، والعدد صغير نسبيا. سبب خصائص طائرة الانقسام هو أن الشقوق ستحدث عند تقاطع السيليكون سهل الانصهار والركيزة ، والتي ستتوسع وتتوزع في منطقة الانصهار ؛ وجد Yifan Wang et al. أن واجهة Al-7Si-0.6Mg تشكل روابط تساهمية بين ذرات Al و Si. ، تلعب الرابطة التساهمية دورا رئيسيا في قوة الترابط البيني. وفقا لنظرية كسر جريفيث ، تتشكل الشقوق أولا وتنتشر داخل مرحلة الترسيب ، ويمكن أن تعمل الواجهة كطبقة واقية لمنع انتشار الشقوق. وجد Lou Huashan et al. من خلال كسر سبائك الألومنيوم A356 المصبوبة أنه عندما يواجه انتشار الكراك عائقا في السيليكون سهل الانصهار ، فإن الكراك سيقطع جزيئات السيليكون سهلة الانصهار ، ومع نمو الكراك الصغير واتصاله معا لتشكيل صدع طويل ، ثم ينتشر الكراك ويتبع مبدأ الحد الأدنى من استهلاك الطاقة ، وينتشر من خلال أضعف جزء من حدود الحبوب (الهيكل الرقائقي) ، ويظهر أخيرا ككسر هش. في الوقت نفسه ، وجد S. Samat et al. أن الحد من اللدونة يرتبط بالخصائص المجهرية للمركبات المعدنية الضارة β-AlFeSi ووجود المسام المجهرية أثناء التصلب. بالنسبة لسبائك Al-Si شديدة الانصهار ، يمكن للسيليكون الأساسي الخشن تحسين مقاومة التآكل للسبائك كنقطة صلبة ، ولكن نظرا لأنها صلبة وهشة ، فإن المصفوفة تنقسم بشدة ، وبالتالي يتم تقليل الخواص الميكانيكية للسبائك وتدهور أداء المعالجة.

يمكن أن تؤدي درجة حرارة ووقت معالجة الشيخوخة المناسبة إلى تحسين توحيد بنية ومورفولوجيا الرواسب بشكل كبير ، وبالتالي زيادة قوة السبيكة ، ولكن درجة الحرارة المرتفعة جدا أو وقت الشيخوخة الطويل جدا سيقلل من قوة السبائك. من بين العوامل التي تؤثر على الخواص الميكانيكية لسبائك الألومنيوم A356 ، فإن وقت الشيخوخة له التأثير الأكبر على قوة الشد وقوة الخضوع والاستطالة ، ويزداد حجم هذه الخصائص أولا ثم ينخفض مع زيادة وقت الشيخوخة. عندما يكون وقت الشيخوخة طويلا جدا ، من الواضح أن الحبوب تكون خشنة ، ويقلل تغير شكل الحبوب بشكل مباشر من صلابة المادة. ثانيا ، تتشكل مرحلة Mg2Si الهشة المستمرة والخشنة عندما يكون وقت الشيخوخة طويلا جدا ، مما يقلل أيضا من الخواص الميكانيكية للسبيكة. مرحلة الترسيب Mg2Si عبارة عن مركب بين المعادن صلب وهش ، يمكنه تثبيت الاضطرابات بشكل فعال ، وتثبيت البنية التحتية ، ومنع حدود الحبوب من الانزلاق ، بحيث تكون القوة واللدونة والمتانة والصلابة متطابقة جيدا ، وفي نفس الوقت ، يتم زيادة درجة حرارة إعادة التبلور للمصفوفة. وبالتالي ، يتم قمع إعادة التبلور. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحسين قوة المصفوفة. لن تذوب مرحلة تصلب الترسيب المستقرة التي تنتجها سبيكة Al-Si المصبوبة القديمة في المصفوفة ، مما يمنع حركة الاضطرابات طويلة المدى ، وبالتالي تحسين مقاومة التعب الحراري للسبيكة. تتأثر خصائص التعب للسبائك بشكل أساسي بمورفولوجيا وحجم جزيئات Si ، وكلاهما يتم التحكم فيه عن طريق ضبط المعالجة الحرارية. تتميز السبيكة المعالجة حراريا بخصائص إجهاد ممتازة بسبب كمية كبيرة من كروية Si الدقيقة. توجد جزيئات السيليكون الدقيقة في بنية الخلية ، ويمكن أن تحد من توسع شقوق التعب وتأخير كسر التعب عن طريق تغيير اتجاه الانتشار. وهي مقسمة بواسطة غمازات صغيرة ، ولا تظهر أي غمازات كبيرة على حافة الدمامل ، وتوحيدها أفضل من كسر الشد بعد المعالجة الحرارية T6. لذلك ، فإن استطالة السبيكة بعد الشيخوخة على مرحلتين هي أكثر ممتازة من عملية T6. يتم خلط سطح الكسر لسبائك A356 بعد معالجة T6 مع طائرات الانقسام وبعض الدمامل ، والتي يسهل تشكيل شقوق هشة. بالنسبة لسبائك Al-Si شديدة الانصهار ، تؤثر درجة حرارة الشيخوخة على انحلال الحدود وانتشار عناصر صناعة السبائك. مع زيادة درجة حرارة الشيخوخة ، يتسارع انحلال الحدود وانتشار عناصر صناعة السبائك ، وهو أمر مفيد لتحسين الخواص الميكانيكية للسبيكة. ستعمل عملية معالجة الشيخوخة المناسبة على تحسين مقاومة التآكل للسبيكة. درس Sun Yu et al. تأثير عملية المعالجة الحرارية على سبائك صب Al-Si شبه سهلة الانصهار المعدلة بالسترونتيوم ووجدوا أن المعالجة القديمة ستقلل من مرونة المادة. وجد Liu Tuanshen et al. أن علاج الشيخوخة يمكن أن يحسن صلابة تأثير سبيكة Al-20٪ Si ، والتي ترتبط بتغيير شكل السيليكون الأولي والسيليكون سهل الانصهار وتقوية المصفوفة.