Saintréithe feidhmíochta painéal ceapaire cúr alúmanam snáithín carbóin taiscthe i gcomparáid le painéal ceapaire cúr alúmanam traidisiúnta

Ceapaire cúr alúmanaimTá meascán de shaintréithe struchtúracha agus feidhmiúla ag painéil (AFS) mar íseal-dlúis, ard-neart sonrach, ionsú fabhrach fuinnimh, cumas maolaithe, agus sciath leictreamaighnéadach. Fágann na hairíonna den scoth seo go bhfuil acmhainneacht mhór ag AFS i réimsí aeraspáis, iompair agus mara. I gcomparáid le cúr barely miotail, is féidir leis na plátaí miotalacha seachtracha AFS an cúr a shéaladh go héifeachtach agus a n-airíonna meicniúla cuimsitheacha a fheabhsú, mar shampla neart teanntachta agus lúbthachta. Go ginearálta, rinneadh an AFS trí mhodh nasctha greamaitheacha, rud a chiallaíonn an cúr alúmanaim a cheangal le painéil mhiotail soladacha ag baint úsáide as greamachán roisín eapocsa.

Cé go gcuireann an modh nascáil ghreamaitheacha le maolú struchtúrach go héifeachtach, tá teorainneacha ag gabháil leis, lena n-áirítear dúshláin maidir le hathchúrsáil agus claonadh i leith teip dílamaithe faoi choinníollacha ardteochta nó creimneach. Chun aghaidh a thabhairt ar na teorainneacha sin, tá iarrachtaí fairsinge taighde tiomnaithe chun nascáil mhiotaleolaíochta a bhaint amach idir an painéal agus an croíchiseal.

Faoi láthair, déantar na príomh-mhodhanna ullmhúcháin le haghaidh AFS atá dírithe ar nascáil mhiotaleolaíochta a bhaint amach a rangú go ginearálta i dtrí chatagóir: táthú, cúr leá, agus modh miotalóireacht phúdair rollta a phacáil. I measc na modhanna seo, meastar go bhfuil an modh miotalóireacht phúdair rollta pacála níos fearr chun struchtúr pore a rialú agus cúradh íseal-teocht a bhaint amach. D'úsáid an obair a rinneamar roimhe seo an teicneolaíocht seo chun AFS ar mhórmhéid a dhéanamh le hairíonna leathnaithe níos fearr agus struchtúr ceallacha d'fheidhmeanna tionsclaíocha.

Mar sin féin, mar gheall ar airíonna meicniúla comhbhrúiteacha réasúnta íseal an chroí cúr, tá feabhas ar neart meicniúil an AFS teoranta, agus mar sin tá feabhas breise ar neart an chroí cúr ríthábhachtach don AFS.

Go dtí seo, na modhanna coitianta a tuairiscíodh chun feabhas a chur ar airíonna meicniúla compressive decúr alúmanaimmar a leanas: cóireáil dromchla, cóireáil teasa, agus atreisiú trí cháithníní, snáithíní, eilimintí cóimhiotail, etc. a chur leis. Ina measc, tá snáithíní gearra carbóin le dlús íseal, modulus ard-leaisteach, agus cóimheas gné mór tar éis aird leathan a mhealladh mar ábhair athneartaithe geallta. Thairis sin, cuireann miotalú dromchla snáithíní carbóin, trí leictreaphlátála nó plating ceimiceach ar nós plating copair nó plating nicil, feabhas breise ar fhliuchtacht na snáithíní carbóin sa leá alúmanaim agus seachnaíonn sé frithghníomhartha díobhálacha idir-éadan idir na snáithíní carbóin agus an leá alúmanaim. Úsáidtear snáithín gearr carbóin go forleathan anois chun comhdhúile maitrís alúmanaim a threisiú.

Bhav Singhetal. snáithíní carbóin ullmhaithe copar-brataithe comhdhúile maitrís alúmanaim treisithe trí mhodh réitigh stir. Muintir. ilchodacha maitrís alúmanaim déanta treisithe le snáithíní carbóin nicil-brataithe ag baint úsáide as an modh réitigh dhá-rolla. Léirigh na torthaí feabhas suntasach ar neart teanntachta na gcomhchodanna le snáithíní carbóin a chur leis. Mar sin féin, is beag taighde a rinneadh arcúr alúmanam treisithele snáithíní carbóin atá brataithe le copar. Caoetal. snáithíní carbóin brataithe copair ullmhaithe ar dtús cúr alúmanam treisithe tríd an modh cúr leá. Léiríonn na torthaí gur féidir le 0.35 toirte% de Cf an cúr alúmanaim a chobhsú trí réabadh scannáin leachtach a chosc, agus is mó an méid snáithíní a chuirtear leis an cúr níos cobhsaí. Muintir. léirigh gur tháinig feabhas suntasach ar airíonna maolaithe cúr alúmanaim arna ullmhú ag an modh cúr leá trí Cf.

Dá réir sin, is féidir a thabhairt i gcrích gur féidir le Cf a chur leis a bheith ina straitéis éifeachtach chun cobhsaíocht cúr agus airíonna meicniúla a fheabhsú ag an am céanna.cúir alúmanaim. Ina theannta sin, níor tugadh aon tuairiscí ar phainéil ceapaire cúr alúmanam treisithe snáithíní carbóin-phlátáilte a ullmhaíodh tríd an modh miotalóireacht phúdair, rud a spreagann taighdeoirí chun staidéir níos doimhne a dhéanamh sa réimse seo.

Tá go leor staidéar déanta ar an meicníocht núiclithe agus cobhsaíochtcúir alúmanaimagus céimeanna treisithe curtha leis. Na difríochtaí idir uimhir phóir agus mhoirfeolaíocht phiocháin,

cosúil le méid, dáileadh, agus cruth, a chur i leith meicníochtaí nucleation agus cobhsaíocht de ghnáth. Rinneadh imscrúdú uileghabhálach ar éifeachtaí núiclithe ilchineálacha agus ar mheicníochtaí cobhsaithe líonra ocsaíd sa chóras miotalóireacht phúdair. Thaispeáin púdair chóimhiotail cheathartha ar a bhfuil Al–Si–Mg–Cu a úsáidtear sa pháipéar seo rátaí leathnaithe eisceachtúla agus teochtaí cúrála ísle, le teocht solidus de 507 ◦C agus teocht leachtais de 596 ◦C. Mar sin féin, tá easpa taighde ann maidir le meicníocht núiclithe, cobhsaíocht, agus airíonna meicniúla comhbhrúiteacha na ndlúthdhioscaí púdair ina bhfuil an comhdhéanamh cóimhiotail áirithe seo, go háirithe agus Cf. In oibreacha roimhe seo, rinneadh imscrúduithe ar mheicníochtaí núiclithe agus cobhsaithe go príomha trí mhodhanna neamh-in situ, lenar bhain anailís tomagrafaíochta ar shamplaí a fhuaraíodh go tapa tar éis briseadh cúr. Ar an drochuair, tarlaíonn núicléasú mboilgeog submicron go príomha le linn téimh réamhtheachtaithe agus leathnaíonn sé go tapa laistigh de thréimhsí ama ó 100 ms go 1 s, rud a chruthaíonn dúshláin go minic le haghaidh breathnóireachta fíor-ama. Tá ardfhuinneamh agus taifeach spásúlachta ag an teicníc íomháithe radaíochta sioncrótron nua-aimseartha, rud a cheadaíonn breathnóireacht in situ fíor-ama ar phróiseas núiclithe agus fáis cúir alúmanaim ag teochtaí ardaithe. Faoi láthair, níl ach taighdeoirí teoranta tar éis iniúchadh a dhéanamh ar chinéitic cúr púdar cóimhiotail Al–Si–Mg trí radaíocht shioncrotron. Mar shampla, García-Morenoetal. thuairiscigh feiniméin dinimiciúla suntasacha i gcúr alúmanam leachtach, lena n-áirítear núicléasú agus fás, athshocrú mboilgeog, aistarraingt leachtach, ceirtleán, agus réabadh scannáin. Kamm et al. staidéar ar phróiseas núiclithe agus fáis cúr alúmanaim AlSi8Mg4 trí radaíocht synchrotron. Léirigh a gcuid torthaí go léiríonn hidrigin a ghintear trí dhianscaoileadh asaithe ar dhromchla an phúdair miotail meicníocht núiclithe suntasach eile. Mar sin féin, tá an idirghníomhaíocht idir comhpháirteanna réamhtheachtaithe casta, agus is féidir tionchar a imirt ar dhinimic an chúr ar a gcomhdhéanamh. I gcás an chórais púdair Al-Si-Cu-Mg agus an córas púdair Al-Si-Cu-Mg le Cf breise, tá sé ríthábhachtach tionscnamh agus fás cúr miotail a thuiscint agus a fhiosrú le haghaidh tuilleadh forbartha struchtúrach an chúr chun airíonna a fheabhsú. le haghaidh iarratas.

Sa obair seo, ullmhaíodh Cf/AFS agus AFS le nascáil idir-aghaidhe mhiotaleolaíochta trí mhodh miotalóireacht phúdair rollta pacála. Chonacthas éabhlóid na mboilgeog de Cf/AFS agus AFS in situ ag radaíocht shioncrotron chun meicníocht Cf a nochtadh ar núicléas mboilgeog, fás agus cumasc, agus cobhsaíocht. Ina theannta sin, cuireadh cúr ar Cf/AFS agus AFS ag 620 ◦C ar feadh 15 nóiméad i bhfoirnéis aireagail. Ina dhiaidh sin, tréithríodh agus tástáladh dáileadh méid pore, microstructure pore, agus airíonna meicniúla comhbhrúiteacha na samplaí cúr. Bunaithe ar na staidéir thuasluaite, rinneadh measúnú córasach ar struchtúr agus ar neart comhbhrúite Cf/AFS agus AFS.

2. Ábhair agus modhanna

2.1. Amhábhair

Úsáideadh sé amhábhar chun an AFS agus Cf/AFS a ullmhú: púdar Al (meánmhéid: 45 μm, íonacht >99.70%), púdar Si (meánmhéid: 38 μm, íonacht >99.50%), púdar Cu (meánmhéid: 38 μm, íonacht >99.90%), púdar Mg (meánmhéid: 75 μm, íonacht >99.70%), púdar TiH2 (meánmhéid: 45 μm, íonacht >99.70%), agus snáithín carbóin brataithe le copar (meánmhéid: 1 ～2 mm, tiús copar-brataithe: 1.4 μm).

2.2. Déantúsú Cf/AFS

Léirítear scéimreach an mhodha mhiotaleolaíocht púdar rollta pacála iFíor 1. Le linn na céime meascáin, ullmhaíodh púdar cóimhiotal ceathartha AlSi6Mg4Cu4, le púdair Al, Si, Cu, agus Mg i gcomhréireanna de 86 wt%, 6 wt%, 4 wt%, agus 4 wt%, faoi seach. Cuireadh 1 wt% púdar TiH2 ocsaídithe (cóireáil teasa san aer ar feadh 1.5 h ag 470 ◦C) leis mar ghníomhaire séideadh a scaoileann H2 go tapa ag an teocht leá ag leathnú an leá. Ina theannta sin, ionchorpraíodh 0.5 wt% de shnáithíní carbóin mar chéimeanna treisithe. Go háirithe, chun an fhliuchtacht a fheabhsú agus frithghníomhartha díobhálacha cosúil le Al4C3 a chosc ag an gcomhéadan leá snáithín-alúmanam le linn cúrála, bhí snáithíní carbóin brataithe le copar trí leictreaphlátála. Rinneadh cur síos ar an bpróiseas leictreaphlátála in Refs.Fíor 2taispeánann sé na snáithíní carbóin atá brataithe le copar a fhaightear tríd an bpróiseas plating leictrilít. Tá clúdach aonfhoirmeach agus leanúnach ag an sciath ar an dromchla snáithín(Fíor 2(a)–(b)). Ina dhiaidh sin, ullmhaíodh na cumadóireachta cóimhiotail éagsúla a úsáideadh sa staidéar seo trí phúdair thuasluaite a mheascadh go críochnúil le Cf agus gan Cf i meascthóir tríthoiseach ar feadh 3 h. Tá an púdar measctha go haonfhoirmeach cuimsithe laistigh de chuas séalaithe, agus nósanna imeachta rollta fuar agus te ina dhiaidh sin.

Déanann an chéim rollta fuar aer a aslonnú go héifeachtach ó laistigh de na cuais agus na spásanna interstitial idir na cáithníní trí shraith pasanna iolracha agus lagáin bheaga. Cinntíonn an chéim rollta te go n-éireoidh an réamhtheachtaí dlús coibhneasta níos mó ná 98% trí chomh-dhífhoirmiú an phainéil agus an phúdair, rud a éascaíonn an próiseas cúrála ina dhiaidh sin. Déantar cur síos mionsonraithe ar pharaiméadair an phróisis rollta in Uimh. Faightear réamhtheachtaithe cúr AFS agus Cf/AFS tríd an bpróiseas thuasluaite. I ndeireadh na dála, téadh an dá réamhtheachtaithe cúr ag 620 ◦C ar feadh 15 nóiméad chun eiseamail Cf/AFS agus AFS a dhéanamh, a úsáideadh le haghaidh anailíse ar mhéid pore, tréithriú micreastruchtúrach, agus tástálacha airíonna meicniúla comhbhrúiteacha.

2.3. Tréithriú agus modhanna tástála

2.3.1. Tréithriú micreastruchtúrach

Rinneadh imscrúdú ar mhoirfeolaíocht Mhicreastruchtúr an Cf/AFS agus AFS trí mhicreascópacht leictreoin a scanadh astuithe allamuigh (SEM, Zeiss Ultra Plus). Baineadh úsáid as speictreascópacht scaipthe fuinnimh (EDS) chun comhdhéanamh céimeanna éagsúla i gcillbhallaí na samplaí cúr a aithint. Fuarthas codanna fadaimseartha de na samplaí trí na heiseamail cúr a ghearradh ag baint úsáide as an meaisín leictrea-urscaoileadh (EDM, DK7745). Ina dhiaidh sin, brataíodh codanna fadaimseartha na n-eiseamal le péint agus ansin greanáil agus snasta ag baint úsáide as páirín 800-grit agus 1500-grit, faoi seach. I ndeireadh na dála, socraíodh na trastomhais cille comhionann (Dmean) den trasghearradh eiseamail snasta ag baint úsáide as bogearraí anailíse íomhá, Image Pro Plus 6.0.

Fíor 1.Scéimreach an mhodha mhiotaleolaíocht púdar rollta pacála.

Fíor 2.íomhánna SEM de na (a) snáithíní carbóin brataithe le copar, agus (b) taispeánann siad radharc méadaithe den réigiún atá marcáilte le cearnóg dhearg in (a). Is iad íomhánna (c) agus (d) torthaí EDS an phointe A i (b).

Fíor 3 .Léaráid scéimreach de shocrú an turgnaimh radaíochta sioncrótron.

2.3.2. Breathnuithe cúr in-situ ag radaíocht shioncrotron

Déantar léaráid scéimreach de shocrú an turgnaimh radaíochta sioncrótrón a sceitseáil isteachFíor 3. Rinneadh na turgnaimh ag beamline 4W1A de Shaoráid Radaíochta Synchrotron Beijing (BSRF, Institiúid Fisice Ardfhuinnimh Beijing, Acadamh Eolaíochtaí na Síne, an tSín). Murab ionann agus gnáthíomháú codarsnachta ionsúite, baineann an páipéar seo úsáid as íomháú codarsnachta céime le Foinse Solais Radaíochta Synchrotron. Tugann an cur chuige seo aghaidh ar na teorainneacha a bhaineann le híomháú traidisiúnta ionsúcháin, rud atá neamhéifeachtach chun substaintí a ionsúnn lag a shamhlú. Rinneadh próiseas cúrála na n-eiseamal laistigh d'fhoirnéis cúrála saindeartha, ina raibh fuinneog cearnach 15 mm faoi 15 mm suite ingearach le treo an léasa X-gha. Is é 15 mm × 15 mm × 2 mm méid an tsampla, mar a léirítear i bhFíor 3. Cuirtear an sampla i múnla cúrála atá comhdhéanta de líon áirithe de leatháin ceirmeacha. Le linn an phróisis cúrála, is féidir le X-ghathanna dul tríd an sampla agus gabhtar iad le ceamara feiste luchtaithe (CCD). D'oibrigh an fhoinse X-gha a roghnaíodh ag déine 20 Kev, agus úsáideadh uasmhéid féachana de 7.4 mm × 7.4 mm chun breathnú cuimsitheach ar an bpróiseas cúrála ar fad a chumasú.

Is fiú a thabhairt faoi deara go raibh na samplaí a breathnaíodh suite ar bhealach ingearach leis an treo rollta agus leis an treo tadhlaí. Bhain an dá réamhtheachtaithe ina raibh 0.5 wt% Cf agus iad siúd gan 0.5 wt% Cf a gcuid painéil taobh ón dá thaobh de na samplaí ag baint úsáide as EDM. Rinneadh imscrúdú ar éifeacht Cf ar shaintréithe cúrála cúr alúmanaim. Ina theannta sin, bhí na réamhtheachtaithe le comhdhéanamh éagsúla cúr sa bhfoirnéis téimh chéanna ag teocht réamhshocraithe 620 ◦C.

2.3.3. Tástáil airíonna meicniúla comhbhrú

Gearradh na heiseamail chomhbhrú isteach in eiseamail sorcóireacha le airde 23 mm agus trastomhas 20 mm ag EDM, agus cinntíodh go n-áireofaí i ngach treo 10 bpiocháin iomlána ar a laghad chun éifeacht méide a sheachaint. Rinneadh tástálacha comhbhrú leathstatacha de réir na gcaighdeán ISO13314–2011 agus GB/T31930–2015, ag baint úsáide as meaisín tástála ábhar uilíoch leictreon AG-XPLUS le hacmhainn uasta ualaigh de 100 KN. Tástáladh trí shampla do gach grúpa, agus léiríonn na cuair brú-bhrú comhbhrúiteacha sa pháipéar seo na meántorthaí a fuarthas ó na trí shampla a tástáladh. Rinneadh na tástálacha go léir faoi rialú díláithrithe, ag cothabháil luas tras-chinn tairiseach de 2 mm/nóim (a fhreagraíonn do ráta brú tosaigh 10− 3 s− 1) ag teocht an tseomra.

Fíor 4.Íomhánna radaíochta sioncrótron am-éabhlóidithe de phróiseas cúrála Cf/AFS: (a) réamhtheachtaithe gan chúr ag t0 nóiméad 380 ◦C; (b)–(c) copar eiliminteach a thuaslagadh agus núicliúchán de chineál II le linn réamhtheachtaithe a leá; (d)–(g) próisis ilchineálacha núiclithe agus fáis boilgeoga; agus (h)–(i) boilgeoga ag cumasc agus ag réabadh.

3. Torthaí agus plé

3.1. Iompar cúr in situ faoi radaíocht shioncrotron

3.1.1. Éabhlóid cúr Cf/AFS

Fíor 4taispeánann sé sraith íomhánna radaíochta sioncrótrón a thaispeánann próiseas cúrála an Cf/AFS. Na híomhánna bunaidh den Cf/AFS(Fig. 4(a))a gabhadh nuair a bhí an maitrís sa stát soladach ag 380 ◦C, agus socraíodh an uair seo mar t0. I gcomparáid leis na comhpháirteanna eile sa réamhtheachtaí, tá an chuma ar Cf dubh laistigh den mhaitrís atá saibhir i alúmanam liath den chuid is mó. Is féidir é seo a chur i leith an ard-ábhar copair ar an dromchla snáithín, mar a thaispeántar iFíor 2(c)–(d), a bhfuil an mais adamhach coibhneasta is mó aige i gcomparáid le comhpháirteanna eile an réamhtheachtaithe. Ina theannta sin, breathnaítear an chuid is mó de Cf a bheith scaipthe agus ar leithligh, seachas a bheith cnuasaithe le chéile, mar a léirítear iFíor 4(a). Tugann sé seo le tuiscint, le suimiú 0.5 wt% de Cf, gur féidir le próiseas corraithe 3 h an staid scaipthe a bhaint amach go héifeachtach.

Ag t0+194s (mar atá le feiceáil iFíor 4(b)), is féidir líon suntasach boilgeoga bán, beagnach sféarúla le trastomhais ó 90 μm go 180 μm a fheiceáil sa mhaitrís alúmanaim liath (marcáilte leis an tsaighead dearg). Lean líon na mboilgeog ag méadú laistigh de 46 s, mar a léirítear iFíor 4(c). Ina theannta sin, tá athrú suntasach eile ag tarlú sa mhaitrís go mbíonn claonadh ag roinnt boilgeoga beaga foirmiú ar dhromchla Cf nuair a chuirtear tús le díscaoileadh Cu (marcáilte leis an mbosca poncaithe dearg). Is dócha go gcuirtear an feiniméan seo i leith núiclithe de chineál II a tharlaíonn laistigh den chomhdhlúthú púdar ina bhfuil copar. Aithnítear go forleathan go laghdaítear teocht leá cóimhiotail go mór le Cu a chur leis. Is é an toradh atá air seo ná leá logánta thart ar cháithníní púdair aonair sa réamhtheachtaithe púdair ina bhfuil púdar copair le linn an phróisis téimh, rud a ghineann méid suntasach de leá eutectach ceathartha Al–Si–Mg–Cu ag teochtaí níos ísle. Is gnách gur réigiún lag sa chóimhiotal a bhíonn sa linn leá-eoticeach ceathartha agus is mó an seans go núiclítear é. Mar thoradh air sin, is mó an seans go núicléisíonn boilgeoga agus fásann siad in aice leis an copar-brataithe ar an dromchla snáithín. Ina theannta sin, mar gheall ar an gcodán íseal leachtach sa mhaitrís ag an nóiméad seo is féidir le gáis ó dhianscaoileadh TiH2 a charnadh go héasca sa mhaitrís alúmanaim. Is féidir le núicliú Cineál II an gás carntha a sheachaint go héifeachtach agus an maitrís codán leacht íseal a bhrú óna chéile agus scoilteanna a iomadú tríd an leacht, rud a fhágann go gcailltear go mór an méid hidrigine.

Fíor 4(d)léiríonn na boilgeoga nucleate ar dtús agus ag fás ar an réigiún an Cf mar an maitrís leá go hiomlán, agus na suímh mboilgeog fhreagraíonn do na ciseal copar-brataithe imithe (marcáilte leis an mbosca poncaithe dearg). Tá sé bunaithe go maith go méadaítear líon na suíomhanna núiclithe ilchineálach trí chéimeanna tánaisteacha a chur leis, rud a laghdóidh an bacainn fuinnimh chun boilgeoga nua a fhoirmiú laistigh den leá cóimhiotail. Idir an dá linn, baineann an ráta núiclithe leis an limistéar núiclithe ilchineálach iomlán in aghaidh an aonaid toirte. Dá bhrí sin, is féidir a thabhairt faoi deara go núiclítear na boilgeoga ar dtús ag na suíomhanna ina bhfuil snáithíní carbóin suite agus go leathnaíonn siad feadh fad an tsnáithín carbóin. Agus méadú breise ar an gcodán leá, leanann go leor boilgeoga nua ag teacht chun cinnFíor 4(e)–4(g). Mar sin féin, tá an ráta cumaisc logánta agus réabfaidh na boilgeoga mall, rud a léiríonn go bhfuil cobhsaíocht ard ag na boilgeoga. Ag t0+426s, méadaíonn líon na mboilgeog go suntasach, agus

taispeánann an méid réamhtheachtaithe leathnú mór(Fíor 4(h)). Ina theannta sin, is próiseas dosheachanta é tarlú roinnt chumaisc mboilgeog (marcáilte leis an tsaighead dhearg), ina n-ionsúnaítear boilgeoga beaga ag cinn níos mó mar gheall ar aibiú Ostwald, le linn éabhlóid na cúir mhiotalacha [40]. Mar thoradh ar an bhfeiniméan aibithe seo freisin tá an chuma ar líon beag boilgeoga móra agus neamhrialta (marcáilte leis an tsaighead dearg iFíor 4(i)).

Fíor 5.Íomhánna am-éabhlóidithe de phróiseas cúrála AFS ag céimeanna éagsúla: (a) réamhtheachtaithe neamhleáite ag t0 nóiméad 380 ◦C; (b) copar eiliminteach a thuaslagadh agus núicliúchán de chineál II le linn réamhtheachtaithe a leá; (c) próisis núiclithe agus fáis boilgeoga; agus (d)–(f) boilgeoga ag cumasc agus ag réabadh.

3.1.2. Éabhlóid cúr AFS

Léiríonn Fíor 5 sraith íomhánna radaíochta sioncrótrón a léiríonn an próiseas cúrála AFS. Cosúil le Cf/AFS, gabhadh an íomhá tosaigh don seicheamh radaíochta sioncrótron nuair a bhí AFS sa phas soladach ag 380 ◦C (féachFíor 5(a)). Nuair a théitear an mhaitrís os cionn an teocht solidus, bíonn boilgeoga beaga bán le feiceáil iFíor 5(b) agus (c), mar thoradh ar dhianscaoileadh TiH2 agus tharla nucleation cineál II sa réigiún Cu-saibhir. Mar sin féin, tá líon na mboilgeog a ghintear agus a ndlús dáileacháin iFíor 5(c)go suntasach níos ísle i gcomparáid leFíor 4(c). Tugann sé seo le tuiscint go soláthraíonn Cf/AFS níos mó bealaí chun gás a scaoileadh go luath le linn núiclithe, rud a chuireann cosc ​​ar ró-fhoirmiú scoilteanna i maitrís alúmanaim le codán íseal leachta.

Is féidir líon níos lú de shuíomhanna núicléacha AFS agus dóchúlacht níos airde d’fhás mboilgeog neamhghnácha i gcomparáid le Cf/AFS a fheiceáil óFíor 5(d)–(f). Tá éabhlóid na mboilgeog AFS neamhrialta, agus léiríonn a gcuid méideanna luaineachtaí móra mar gheall ar chomhmhaireachtáil na mboilgeog ar mhéid micriméadair agus boilgeoga móra milliméadar ar mhéid neamhghnách (marcáilte leis an tsaighead dhearg). Ina theannta sin, is féidir leis an éagobhsaíocht agus an neamh-aonchineálacht seo le linn an phróisis núiclithe luath a bheith mar thoradh ar dhifríochtaí suntasacha sa struchtúr pore deiridh agus airíonna meicniúla idir AFS agus Cf/AFS.

3.2. Anailís ar mhacrastruchtúr

Chun imscrúdú a dhéanamh ar na difríochtaí i moirfeolaíocht pore macrascópach agus trastomhas pore idir AFS agus Cf/AFS, ullmhaíodh dhá struchtúr ceapaire faoi choinníollacha saotharlainne ag teocht cúr de 620 ◦C ar feadh 15 nóiméad. Taispeántar na maicreastruchtúir agus dáileadh méid cille AFS agus Cf/AFS iFíor 6. Léiríonn comparáid idir codanna ingearacha an dá struchtúr ceapaire samplaí go bhfuil cealla níos míne agus níos lú lochtanna ar nós réabadh nó cumasc cealla sna cúr Cf/AFS (féachFíor 6 (b)). A mhalairt ar fad, mar a thaispeántar iFíor 6(a), léiríonn an AFS aonchineálacht pore bocht le láithreacht roinnt phiocháin thar a bheith mór. Idir an dá linn, ba é an trastomhas pore coibhéiseach le haghaidh AFS agus Cf/AFS ná 2.9 ± 0.2 mm agus 1.9 ± 0.1 mm, faoi seach, rud a thugann le tuiscint go ndearnadh an trastomhas pore a scagadh tuilleadh trí Cf a chur leis (féachFíor 6(c) agus (d)).

Tá tionchar ag dhá mheicníocht iomaíoch ar éabhlóid an struchtúir pore: dianscaoileadh TiH2 agus cumasc agus réabadh an chúr. Cuireann dianscaoileadh TiH2 leis an méadú ar líon na núiclithe, na porosity, agus an ráta leathnaithe, agus laghdaíonn cumasc agus réabadh boilgeoga líon na bpiocháin agus méadaítear trastomhas na bpiocháin. Cuireann laghdú ar chumaisc mboilgeog agus imeachtaí réabtha le struchtúr ceallacha níos fearr a fháil. Dá bhrí sin, tá cobhsaíocht ard an chúr riachtanach chun aonchineálacht an struchtúir pore a chothabháil le linn an phróisis cúrála. Maidir le Cf/AFS, feabhsaítear go mór le fliuchtacht na snáithíní leis an leá alúmanaim trí Cf a chur leis. Cosúil leis an cúr alúmanam athneartaithe Cf a tuairiscíodh [44] arna ullmhú ag an modh cúrála leá, déanann Cf an cúr alúmanam a chobhsú trí réabadh balla cille a chosc agus ceirtleán a laghdú. Idir an dá linn, is féidir le Cf struchtúr glan-mhaith a chruthú sa bhalla cille, rud a ghineann fórsa scaradh agus a chuireann cosc ​​​​ar réabadh boilgeoga, rud a fheabhsóidh struchtúr cille, cobhsaíocht cúr, agus aonfhoirmeacht an dáileadh pore.

3.3. Tréithriú micreastruchtúrach

Fíor 7(a)léiríonn microstructure an bhalla cille tar éis cúradh le AFS. Mar a tuairiscíodh maidir le cúir cóimhiotail AlSi6Cu4Mg4, tá Al-Si, Mg2Si, Al2Cu, agus Al5Cu2Mg8Si6, i láthair sa chóimhiotal, a thagann leis na torthaí a fuarthas ó anailís EDS iFíor 7(b). Laghdaíonn na céimeanna brittle seo airíonna meicniúla an chúr alúmanaim tríd an balla pore a lagú nó gníomhú mar fhoinse scoilteanna le linn dífhoirmithe. Dá bhrí sin, is straitéis inmharthana agus éifeachtach é airíonna meicniúla an bhalla pore a fheabhsú trí chéimeanna athneartaithe a chur leis.

I gcás Cf/AFS, is féidir é a fheiceáil óFíor 7(c) agus (d)go ndéantar an Cf a dháileadh taobh istigh den bhalla cille nó ar imeall an bhalla cille, rud a léiríonn go bhfuil fliuchtacht den scoth ag Cf leis an leá alúmanaim. Ina theannta sin, tá sé faoi deara (féachFíor 7(d)) go bhfoirmíonn méid beag den chéim deasctha Al2Cu ag an gcomhéadan idir na snáithíní agus an leá alúmanaim. Cuireann an feiniméan seo le nasc láidir a bhaint amach idir na snáithíní agus an maitrís. Is féidir dul chun cinn an imoibrithe idirleata seo a fheiceáil go hintuigthe iFíor 4(a)–(c). Tabhair faoi deara, nach bhfuil an chéim deasctha timpeall go hiomlán ar na snáithíní carbóin, agus go bhfuil staid agus méid an dáileacháin seo tairbheach do Cf/AFS. Bunaithe ar staidéar Lv et al, ar ábhair ilchodacha maitrís alúmanam athneartaithe Cf, léiríodh gur féidir leis an méid cuí céim deasctha tionchar a imirt ar neart banna idirfacial agus a rialáil.

Fíor 6.Codanna ingearacha den sampla ionadaíoch (a) AFS agus (b) Cf/AFS. Léirítear na ceapacha codáin a chomhfhreagraíonn do (a) agus (b) in (c) agus (d), faoi seach. Seasann an líne sholadach leanúnach in (c) agus (d) don log-ghnáth oiriúnach. Léiríonn aischéimniú (R2 ) feabhas na hoiriúnachta.

Fíor 7.Taispeánann íomhánna SEM (a) agus (b) na micreastruchtúir a fhreagraíonn doFíor 6(a) AFS agusFíor 6(b) cf/AFS, faoi seach, thairis sin,Fíor 7(b) agus (d) taispeánfaidh siad formhéaduithe logánta deFíor 7(a) agus (c), faoi seach.

3.4. Meicníocht Cf ag cobhsú cúr Al–Si–Mg–Cu

Bunaithe ar an anailís thuasluaite, tugtar achoimre scéimreach ar an meicníocht cúrála do Cf/AFS agus AFS iFíor 8. Na difríochtaí suntasacha idir Cf/AFS agus AFS sa chéim núiclithe, fás mboilgeog, agus céim chumaisc, agus an chéim soladaithe de réir a chéile, mar a léirítear iFíor 8(a) agus (b).

Fíor 8.Léaráid scéimreach d'iompar cúr Cf/AFS agus AFS: (a) Cf/AFS; agus (b) AFS.

Sa chéim núiclithe de chúr cóimhiotal AlSi6Cu4Mg4, bíonn claonadh ag boilgeoga núicléasú laistigh den eiteictreach ceatharthach leachtach timpeall ar na cáithníní copair, seachas a bheith ag núicléasú ag suíomh na gcáithníní TiH2. Soláthraíonn an cineál núiclithe seo sa réigiún is laige den réamhtheachtaí (núicléas cineál II) níos mó bealaí éalaithe do na gáis a scaoiltear trí dhianscaoileadh TiH2, ag seachaint carnadh gáis agus ag cruthú scoilteanna iomadú sa leá alúmanaim. Is cosúil go gcruthaítear níos mó bealaí chun H2 a scaoileadh de bharr snáithíní carbóin atá brataithe le copar a chur leis. Mar sin féin, ós rud é nach bhfuil codán leachtach leordhóthanach ag an leá alúmanaim ag an gcéim seo, tá sé deacair go mbeadh foinse leordhóthanach H2 ag boilgeoga beaga den sórt sin chun leanúint ar aghaidh ag fás. Mar thoradh air sin, réabann na boilgeoga beaga seo laistigh den leá de réir mar a ardaíonn an teocht. Nuair a bheidh an réamhtheachtaí leáigh go hiomlán, beidh an H2 a scaoiltear ó imoibriú dí-hidriginithe foréigneach TiH2 nucleate agus ag fás go tapa bunaithe ar an bpointe núiclithe. Soláthraíonn an Cf go leor suíomhanna núiclithe ilchineálacha chun boilgeoga a ghiniúint, rud a ardaíonn go mór na rátaí núiclithe. Ag an am céanna, cuireann láithreacht Cf bac go héifeachtach ar theagmháil agus ar chumasc na mboilgeog bunscoile agus seachnaíonn sé foirmiú boilgeoga móra aimhrialta.

Le linn céim fáis agus cumaisc na boilgeoga, feabhsaítear cobhsaíocht cúr go mór le Cf a chur leis. Is é an chúis atá leis ná go bhfuil fliuchtacht maith ag Cf agus leá alúmanaim, agus is féidir na snáithíní a bheith gafa go héasca idir an dá chomhéadan gáis-leachtach chun struchtúr líonra a fhoirmiú (mar a thaispeántar iFíor 7(c)). Toisc go bhfuil an scannán leachtach tanaithe, is féidir leis na snáithíní brú deighilte a ghiniúint chun seasamh in aghaidh súchán ó theorainn an ardchláir, rud a choscann an scannán leachtach ó réabadh. Mar sin tá gá le níos mó ama cúrála ó Cf/AFS i gcomparáid le AFS, le cobhsaíocht níos airde a fhéadfaidh aonfhoirmeacht an struchtúir phiocháin a choinneáil le linn éabhlóid an chúr.

Le linn na céime soladaithe mall, ní fhásann boilgeoga i Cf/AFS a thuilleadh agus tá na snáithíní leabaithe laistigh den bhalla cille (marcáilte leis an mbosca poncanna dearga). Cuireann coinneáil snáithíní seo cosc ​​ar ionsú boilgeoga beaga ag cinn níos mó, mar a fheictear in aibiú Ostwald, agus cuireann sé bac ar réabadh balla cille mar gheall ar leathnú soladú. Mar thoradh air sin, taispeánann Cf/AFS struchtúr pore níos aonchineálaí agus níos lú lochtanna pore i gcomparáid le AFS.

3.5. Airíonna meicniúla

Cuirtear na cuair brú-bhrú comhbhrúiteacha do Cf/AFS agus AFS a bhfuil an phaireachas céanna acu beagnach (83.2% agus 81.4%, faoi seach) i láthair iFíor 9(a). Léiríonn an cuar brú-bhrú comhbhrúiteach tréith thrí chéim ar leith, a chuimsíonn an réigiún leaisteacha líneach, an réigiún ardchlár, agus an réigiún dlúthúcháin. Ba é 8.44 MPa agus 11.87 MPa, faoi seach, neart toraidh comhbhrúiteach AFS agus Cf/AFS. Méadaíodh neart toraidh comhbhrúiteach Cf/AFS 40.6% i gcomparáid le AFS. Idir an dá linn, tá cumas ionsúcháin fuinnimh Cf/AFS níos fearr ná cumas AFS ag an brú céanna, mar a thaispeántar iFíor 9(b). Tá cumais ionsúcháin fuinnimh AFS agus Cf/AFS thart ar 3.3 MJ/m3 agus 6.1 MJ/m3, faoi seach. Tá feabhas 84.8% ar chumas ionsú fuinnimh Cf/AFS i gcomparáid le AFS.

Fíor 9.Cuair strus-traein chomhbhrúite agus cuair acmhainne ionsúcháin fuinnimh CF/AFS agus AFS: (a) cuair chomhbhrúiteacha strus-traein; (b) cuair acmhainne ionsúcháin fuinnimh.

Chuir ionchorprú Cf go mór le hairíonna meicniúla an chroí cúr. Tá sé ar eolas go maith go bhfuil airíonna meicniúla nacúr alúmanaima bhaineann go dlúth leis an struchtúr pore agus airíonna meicniúla strut. Léirigh anailís mhacrastruchtúrtha gur laghdaigh cur leis Cf an méid pore, gur fheabhsaigh dáileadh pore, agus gur laghdaigh sé lochtanna pore. Cosúil le torthaí Sasikumar et al. agus Yangetal. Tá trastomhas pore beag agus dáileadh pore caol níos tairbhí chun an neart comhbhrúiteach agus éifeachtúlacht ionsú fuinnimh a fheabhsú. Thairis sin, tá éifeacht microstructure ar airíonna meicniúla an chúr go príomha mar gheall ar an Cf atá leabaithe i mballaí pore an chúr. Is féidir le idirleathadh agus díscaoileadh na snáithíní carbóin atá brataithe le copar sa mhaitrís alúmanaim nasc idirfacial níos daingne a bhaint amach idir na snáithíní agus an maitrís alúmanaim, rud a chuireann le haistriú ualaigh. Is féidir leis an snáithín carbóin ard modulus atá stáplacha sa bhalla pore teorainn a chur le dífhoirmiú an bhalla pore faoi ualach comhbhrú agus an cumas ualachiompartha a fheabhsú. Tá na fachtóirí seo go léir i bhfabhar Cf/AFS chun neart toraidh níos airde agus cumas ionsúcháin fuinnimh a bhaint amach i gcomparáid le AFS.

4. Conclúidí

D'ullmhaigh an modh miotalóireacht phúdair rollta pacála an Cf/AFS agus AFS san obair seo. Breathnaíodh iompar cúr Cf/AFS agus AFS go dinimiciúil trí radaíocht shioncrotron go

imscrúdaigh tionchar Cf ar núicléas agus fás na mboilgeog. Ina theannta sin, rinneadh anailís iomlán ar Cf ar mhoirfeolaíocht pore, dáileadh pore, agus airíonna comhbhrú cúr alúmanaim. Is iad seo a leanas na príomhchonclúidí:

(1) Léiríonn breathnuithe ar radaíocht shioncrotron in situ go bhfuil trí chéim ar leith ag baint le próisis cúrála Cf/ AFS agus AFS: núicliú na mboilgeog, fás agus cumasc mboilgeog, agus soladú.

I gcomparáid le AFS, léiríonn próiseas cúrála Cf/AFS cobhsaíocht níos airde agus aonfhoirmeacht mboilgeog. Is mó an seans go gcruthóidh AFS phiocháin thar a bheith mór agus garbh le linn phróiseas na héabhlóide pore. Ina theannta sin, cuirtear an difríocht i leith éifeacht núiclithe ilchineálach Cf, rud a chuireann cosc ​​​​ar réabadh balla mboilgeog agus a laghdaíonn comhtháthú agus an ráta núiclithe á mhéadú.

(2) Trí 0.5 wt.% Cf a chur leis, déantar an trastomhas pore coibhéiseach a scagadh ó 2.9 ± 0.2 mm go 1.9 ± 0.1 mm, ag laghdú go suntasach lochtanna pore garbh. Ag an am céanna, taispeánann an microstructure infhliuchtacht maith Cf, a dháiltear feadh an bhalla pore agus an comhéadan gás-soladach, rud a fheabhsaíonn cobhsaíocht cúr.

(3) I gcomparáid le AFS, tháinig méadú thart ar 40.6% agus 84.8% faoi seach ar neart toraidh comhbhrúiteach agus ar chumas ionsú fuinnimh an Cf/AFS. Is féidir le torthaí an staidéir seo smaointe a sholáthar maidir le treisiú painéil ceapaire cúr alúmanaim le comhéadain nascáil mhiotaleolaíochta a bhfuil an cumas acu le haghaidh feidhmeanna innealtóireachta i réimse na dtionscal feithicleach agus aeraspáis.

Airteagal ó Journal of Ábhair Taighde agus Teicneolaíochta....