منتج سبائك Alsi42 | إنتاج 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 المغنيسيوم والنحاس والمنگنزي والريال والطاقة المتجددة. يمكن إذابة عنصر المغنيسيوم إلى α-Al لإحداث تشويه شبكي ولعب دور في تقوية المحلول الصلب. في الوقت نفسه ، يشكل Mg و Si مرحلة Mg2Si ، وهي مرحلة تقوية وتحسن صلابة السبيكة. 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 السبيكة الممدود ينخفض. يمكن أن يقلل المنغنيز من عدد وحجم السيليكون الأولي في سبيكة Al-Si ، ويصبح السيليكون سهل الانصهار بنية أقصر تشبه الإبرة. ستعمل سبيكة Al-Si شديدة الانصهار المحتوية على Mn على ترسيب جزيئات الطور المشتتة المحتوية على Mn أثناء عملية التجانس ، والتي تتميز بكثافة عالية واستقرار حراري عال ، وتنقية الحبوب المعاد تبلورها ، وتصبح أيضا جوهر التنوي لمرحلة تقوية الشيخوخة. الخواص الميكانيكية وخصائص المعالجة للسبيكة لها تأثير كبير. يمكن أن يجعل Sr مورفولوجيا طور Si سهلة الانصهار تتغير من إبرة تشبه الإبرة إلى ليفية. بعد إضافة عناصر Mn و Sr ، يتم توزيع مرحلة AlFeSi في سبيكة Al-Si بشكل موحد في التغصنات α-Al ، ويحسن Mn مورفولوجيا مرحلة الحديد الشبيهة بالإبرة. تأثير أكبر من تأثير Sr. كمية معينة من Ba لها تأثير متحول جيد على السيليكون سهل الانصهار ZL109 ، وفي نفس الوقت 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 مظهر في الهيكل. توجد كمية صغيرة من المرحلة العصبية ، ويتم تقليل الأداء في المقابل. مع زيادة محتوى الحديد ، يزداد حجم المرحلة الغنية بالحديد في سبائك الألومنيوم A356 ، ويتغير التشكل من الشبيه بالعظام إلى الإبرة ، وتقل قوة شد السبيكة. تعمل جزيئات المركبات المعدنية الكبيرة الغنية بالحديد في مصبوبات سبائك الألومنيوم عالية الحديد على تعزيز تشققات التعب يعد بدء السبيكة أحد مصادر الكراك ، ومع ذلك ، فإن زيادة محتوى الحديد 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 تنقية الحبوب بشكل فعال وتمنع إعادة التبلور. يمكن أن تشكل إضافة عنصر الزنك إلى كمية معينة مجموعة سهلة الانصهار في هيكل سبيكة Al-Si المعدلة. مع زيادة كمية الزنك ، تزداد صلابة السبيكة وتقل الاستطالة. يضاف ملح الفوسفور إلى سبيكة الألومنيوم والسيليكون مفرطة الانصهار لتشكيل نواة غير متجانسة A1P ، ويقل حجم السيليكون الأولي ، ويتغير الشكل من شكل صفيحة إلى شكل متعدد الأضلاع أو متكتل. تتميز السبيكة بخصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة للتآكل وخصائص الصب.

يمكن أن تؤدي درجة حرارة ووقت معالجة الشيخوخة المناسبة إلى تحسين توحيد الهيكل ومورفولوجيا الرواسب بشكل كبير ، وبالتالي زيادة قوة السبيكة ، ولكن درجة الحرارة المرتفعة جدا أو وقت الشيخوخة الطويل جدا سيقلل من قوة السبيكة. من بين العوامل التي تؤثر على الخواص الميكانيكية لسبائك الألومنيوم A356 ، يكون لوقت الشيخوخة 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 ، وتقلل خشونة الحبوب وتغيير شكلها 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 صلب وهش بين المعادن ، والذي يمكنه تثبيت الاضطرابات بشكل فعال ، وتثبيت البنية التحتية ، ومنع حدود الحبوب من الانزلاق ، بحيث تتطابق القوة واللدونة والمتانة والصلابة بشكل جيد ، 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 هطول الأمطار المستقرة التي تنتجها سبيكة Al-Si المصبوبة القديمة في المصفوفة ، مما يمنع الحركة طويلة المدى للخلع ، 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 تمدد شقوق التعب وتأخير كسر التعب عن طريق تغيير اتجاه الانتشار. وهي مقسمة على غمازات صغيرة ، ولا تظهر غمازات كبيرة على حافة الدمامل ، وتوحيدها أفضل من كسر الشد بعد المعالجة الحرارية T6. لذلك ، فإن استطالة السبيكة بعد الشيخوخة على مرحلتين تكون أكثر تميزا من عملية T6. يتم خلط سطح الكسر لسبيكة A356 بعد معالجة T6 مع طائرات الانقسام وبعض الدمامل ، والتي يسهل تكوين شقوق هشة. بالنسبة لسبائك Al-Si مفرطة 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 معالجة الشيخوخة من شأنها أن تقلل من مرونة المادة. ليو توانشين وآخرون وجد أن علاج الشيخوخة يمكن أن يحسن صلابة تأثير سبيكة Al-20٪ Si ، والتي ترتبط بتغيير شكل السيليكون الأولي والسيليكون سهل الانصهار وتقوية المصفوفة.

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 التغصنية عبارة عن تشعبات بيضاوية الشكل. بالنسبة للسيليكون الأولي متعدد الأضلاع السائب ، كلما زاد حجم الجسيمات وكلما كان الشكل غير منتظم ، انخفضت القوة ، ومن السهل التشقق بشكل تفضيلي أثناء عملية التمدد. Huang Caimin et al. وجد أنه عندما يتم تبريد سائل الألومنيوم ذو درجة الحرارة العالية وتصميده ، بسبب تدرج درجة الحرارة المحلية ومعدلات التبريد المختلفة ، تظهر تشعبات سبائك A356 المصبوبة فصلا للمكونات ، كما أن المصفوفة بها رخاوة وثقوب وشوائب وثقوب انكماش وعيب في أغشية الأكسيد. السيليكون سهل الانصهار لسبيكة A356 غير المعدلة على شكل إبر خشنة. Mg2Si هي مرحلة تقوية هطول الأمطار ، لكن عدد مراحل Mg2Si في حالة الصب صغير وصغير ، لذلك ليس من السهل العثور عليه. يظهر عدد كبير من المستويات شبه الانقسامية الملساء في مورفولوجيا كسر الشد لسبيكة A356 المصبوبة ، وهناك غمازات بأحجام مختلفة في المنطقة المحلية. معظم الدمامل صغيرة وضحلة ، والعدد صغير نسبيا. سبب خصائص مستوى الانقسام هو أن الشقوق ستحدث عند تقاطع السيليكون سهل الانصهار والركيزة ، والتي ستتوسع وتتوزع في منطقة سهل 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 البينية . وفقا لنظرية كسر جريفيث ، تتشكل الشقوق أولا وتنتشر داخل مرحلة هطول الأمطار ، 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 إعاقة السيليكون سهل الانصهار ، فإن الكراك سيقطع جزيئات السيليكون سهلة الانصهار ، ومع نمو الكراك الصغير والاتصال ببعضه البعض لتشكيل صدع طويل ، فإن الكراك ينتشر ويتبع مبدأ الحد الأدنى من استهلاك الطاقة ، وينتشر من خلال أضعف جزء من حدود الحبوب (الهيكل الرقائقي) ، ويظهر أخيرا على شكل كسر هش. في الوقت نفسه ، S. Samat et al. وجد أن تقليل اللدونة يرتبط بالخصائص المجهرية للمركبات بين المعادن β-AlFeSi الضارة ووجود مسام مجهرية أثناء التصلب. بالنسبة لسبائك Al-Si مفرطة الانصهار ، يمكن للسيليكون الأولي الخشن تحسين مقاومة التآكل للسبيكة كنقطة صلبة ، ولكن نظرا لأنها صلبة وهشة ، فإن المصفوفة منقسمة بشدة ، وبالتالي يتم تقليل الخواص الميكانيكية للسبيكة وتدهور أداء المعالجة.