Kaarboon-fiber-kaarboonka aluminiumka xumbo-xumada leh sifooyinka waxqabadka guddida marka la barbar dhigo guddida sandwich-ka xumbo aluminium ee caadiga ah

Sandwich xumbo aluminium ah(AFS) baalalku waxay leeyihiin isku-dhafan qaabdhismeed iyo astaamo shaqeynaya sida cufnaanta hoose, xoog gaar ah oo sarreeya, nuugista tamarta wanaagsan, awoodda qoyaanka, iyo gaashaanka elektromagnetic. Guryahaan aadka u wanaagsan waxay AFS ku leeyihiin awood weyn xagga hawada sare, gaadiidka, iyo beeraha badda. Marka la barbar dhigo xumbo bir ah oo yar, taarikada dibadda ee macdan AFS waxay si wax ku ool ah u xiri kartaa xumbo waxayna wanaajin kartaa sifooyinkeeda farsamo ee dhameystiran, sida cufnaanta iyo foorarsiga xoogga. Guud ahaan, AFS waxa lagu sameeyay habka isku xidhka xabagta, kaas oo ka kooban ku xidhida xumbo aluminium bir adag oo la isticmaalayo xabagta epoxy resin.

Inkasta oo habka isku xidhka xabaggu uu si wax ku ool ah u wanaajiyo qoyaanka qaabdhismeedka, waxaa weheliya xaddidaadyo, oo ay ku jiraan caqabadaha dib-u-warshadaynta iyo u nuglaanshaha cilladda delamination ee hoos yimaada heerkulka sare ama xaaladaha daxalka. Si wax looga qabto xaddidaadyadan, dadaallo cilmi-baaris oo ballaaran ayaa loo huray si loo gaaro isku xirnaanta birta ee u dhexeysa guddiga iyo lakabka xudunta u ah.

Waqtigan xaadirka ah, hababka diyaarinta ugu badan ee AFS ee loogu talagalay in lagu gaaro isku xidhka biraha waxaa guud ahaan loo kala saaraa saddex qaybood: alxanka, xumbo dhalaalinta, iyo baakaynta habka birta birta ah ee budada duuban. Hababkan waxaa ka mid ah, habka biraha birta ah ee budada duuban waxaa loo tixgaliyaa inuu ka fiican yahay kantaroolka qaab dhismeedka daldaloolada iyo gaaritaanka xumbo-xarafeedka hoose. Shaqadeenii hore waxay shaqaalaysiisay tignoolajiyadan si ay u abuurto cabbir weyn oo AFS ah oo leh sifooyin fidineed oo wanaagsan iyo qaab-dhismeedka gacanta ee codsiyada warshadaha.

Si kastaba ha ahaatee, iyadoo ay ugu wacan tahay sifooyinka farsamo ee cufan ee xudunta u ah xuddunta, hagaajinta xoogga farsamada ee AFS waa mid xaddidan, sidaas awgeed horumarinta dheeraadka ah ee xoogga xudunta xudunta ayaa muhiim u ah AFS.

Ilaa hadda, hababka caadiga ah ayaa la sheegay in lagu wanaajiyo sifooyinka farsamada cadaadiska eexumbo aluminiumwaa sida soo socota: daaweynta dusha sare, daaweynta kulaylka, iyo xoojinta iyada oo lagu darayo qaybo, fiilooyinka, walxaha alloying, iwm. Waxaa ka mid ah, fiilooyinka kaarboon gaaban ee cufnaanta hooseeya, moodeelka sare ee dabacsanaanta, iyo saamiga weyn ee muuqaalka ayaa soo jiitay dareenka ballaaran sida alaabta xoojinta. Waxaa intaa dheer, biraynta dusha sare ee fiilooyinka kaarboonka, iyada oo la isticmaalayo korantada ama dhejinta kiimikaad sida dhejinta naxaasta ama nikkel, waxay sii wanaajisaa qoyaanka fiilooyinka kaarboon ee aluminiumka dhalaalaysa waxayna ka fogaanaysaa falcelinta wejiga ee u dhexeeya fiilooyinka kaarboonka iyo dhalaalka aluminiumka. Fiber kaarboon gaaban ayaa hadda si ballaaran loo isticmaalaa si loo xoojiyo isku-dhafka aluminium matrix.

Bhav Singhetal. Fiilooyinka kaarboonka ee dahaarka leh ee naxaasta lagu dahaadhay waxay xoojiyeen isku-dhafka aluminium matrix iyadoo la walaaqayo habka shubista. Muetal Aluminium matrix ka kooban oo la sameeyay oo lagu xoojiyay fiilooyinka kaarboonka ee dahaarka leh iyadoo la adeegsanayo habka tuurista labada duub. Natiijooyinku waxay muujiyeen kor u kac weyn oo ku saabsan xoogga xajinta ee isku-dhafka iyada oo lagu daro fiilooyinka kaarboonka. Si kastaba ha ahaatee, waxaa jiray cilmi-baaris kooban oo lagu sameeyayxumbo aluminium ah oo la xoojiyayoo leh fiilooyinka kaarboonka ee naxaasta ah. Caoetal. Markii ugu horeysay ee la diyaariyey fiilooyinka kaarboonka ee dahaarka leh ayaa lagu xoojiyay xumbo aluminium iyada oo loo marayo habka xumbo dhalaalka. Natiijooyinku waxay muujinayaan in 0.35 vol% ee Cf ay dejin karto xumbo aluminiumka iyadoo ka hortagaysa dillaaca filimka dareeraha ah, iyo inta badan ee fiilooyinka lagu daro xumbodu waa mid deggan. Muetal waxay muujisay in sifooyinka qoyaanka ee xumbo aluminium ee ay diyaarisay habka xumbo dhalaalka si weyn loo hagaajiyay iyada oo lagu daray Cf.

Sidaas awgeed, waxaa lagu soo gabagabeyn karaa in ku-darka Cf ay noqon karto istaraatiijiyad wax ku ool ah oo isku mar lagu hagaajinayo xasilloonida xumbo iyo sifooyinka farsamadaxumbo aluminium. Intaa waxaa dheer, ma jiraan wax warbixino ah oo ku saabsan fiilooyinka kaarboon-ku-xidhan ee naxaasta ah ee lagu xoojiyay aluminiumka xumbo sanduuqa sanduuqa oo lagu diyaariyey habka birta budada ah, taas oo dhiirigelisa cilmi-baarayaasha si ay u sameeyaan daraasado qoto dheer oo arrintan ku saabsan.

Daraasado badan ayaa lagu sameeyay habka nukliyeerka iyo xasiloonidaxumbo aluminiumiyada oo lagu daro wejiyada xoojinta. Farqiga u dhexeeya tirada daloolka iyo qaab-dhismeedka daloolka,

sida cabbirka, qaybinta, iyo qaabka, inta badan waxaa loo aaneeyaa hababka nukliyeerka iyo xasilloonida. Saamaynta nukliyeerka kala duwan iyo hababka xasilinta shabakada oxide ee nidaamka birta budada ah ayaa si buuxda loo baaray. Budada daawaynta ee Quaternary oo ka kooban Al-Si-Mg-Cu ee lagu isticmaalay warqadan waxay soo bandhigeen heerar fidineed oo gaar ah iyo heerkul xumbo hooseeya, oo leh heerkul adag oo ah 507 ◦C iyo heerkulka dareeraha ah ee 596 ◦C. Si kastaba ha ahaatee, waxaa jirta cilmi-baaris la'aan ku saabsan habka nukliyeerka, xasiloonida, iyo qalabka farsamada ee isku-dhafka budada ah ee ka kooban qaabkan gaarka ah, gaar ahaan marka lagu daro Cf. Shaqooyinkii hore, baaritaannada hababka nukliyeerka iyo xasilinta ayaa ugu horreyn lagu sameeyay habab aan goobta ku jirin, oo ku lug leh falanqaynta shaybaarada si degdeg ah loo qaboojiyey ka dib xumbo-joojin. Nasiib darro, xumbo-xumo-hoosaadku waxay asal ahaan dhacdaa inta lagu jiro kulaylka hore waxayna si degdeg ah u fidaa inta u dhaxaysa 100 ms ilaa 1 s, inta badan waxay soo bandhigtaa caqabadaha fiirsashada wakhtiga dhabta ah. Farsamada sawir-qaadista shucaaca synchrotron ee casriga ah waxay leedahay tamar sare iyo xallinta spatiotemporal, taas oo u oggolaanaysa waqtiga-dhabta ah, goobta kormeerida nucleation-ka iyo habka koritaanka xumbo aluminium heerkul sare ah. Waqtigan xaadirka ah, cilmi-baarayaal xaddidan oo kaliya ayaa sahamiyay kinetics xumbo ee budada Al-Si-Mg ee shucaaca synchrotron. Tusaale ahaan, García-Morenoetal. ayaa sheegay ifafaale firfircoon oo muhiim ah oo ku jira xumbo aluminium dareere ah, oo ay ku jiraan nucleation iyo koritaanka, dib u habeynta xumbo, dib u noqoshada dareeraha, gardarrada, iyo dillaaca filimka. Kamm iyo al. wuxuu bartay habka nukliyeerka iyo kobaca ee AlSi8Mg4 xumbo aluminium by shucaaca synchrotron. Natiijooyinkoodu waxay muujiyeen in hydrogen ka soo baxay burburka adsorbates ee dusha budada birta ay ka dhigan tahay hab kale oo muhiim ah oo nuclei ah. Hase yeeshee, isdhexgalka ka dhex jira qaybaha hore waa mid adag, iyo dhaqdhaqaaqa xumbo-baxa waxaa saameyn ku yeelan kara hal-abuurkooda. Labada nidaamka budada Al-Si-Cu-Mg iyo nidaamka budada Al-Si-Cu-Mg ee lagu daray Cf, fahamka iyo sahaminta bilaabista iyo korriinka xumbo birta ayaa muhiim u ah horumarinta qaabdhismeedka dheeraadka ah ee xumbo si loo hagaajiyo sifooyinka. codsiyada.

Shaqadan, Cf/AFS iyo AFS oo leh isku xidhka dhexda ee biraha ayaa lagu diyaariyay habka biraha birta ah ee budada ah. Horumarka xumbo ee Cf/AFS iyo AFS waxaa lagu arkay goobta shucaaca synchrotron si uu u muujiyo habka Cf ee xumbo xumbo, korriinka iyo isku darka, iyo xasiloonida. Intaa waxaa dheer, Cf/AFS iyo AFS waxaa lagu xumbeeyey 620 ◦C 15 daqiiqo gudaha foornada qolka. Ka dib, qaybinta cabbirka daloolada, qaab-dhismeed yar oo dalool ah, iyo sifooyinka farsamo ee cufan ee muunado xumbo leh ayaa lagu sifeeyay oo la tijaabiyay. Iyada oo ku saleysan daraasadaha aan soo sheegnay, qaab-dhismeedka iyo xoogga cadaadiska ee Cf/AFS iyo AFS ayaa si nidaamsan loo qiimeeyay.

2. Qalabka iyo hababka

2.1. Qalabka ceeriin

Lix qalab oo cayriin ah ayaa loo isticmaalay diyaarinta AFS iyo Cf / AFS: Al budada (xajmiga celceliska: 45 μm, daahirnimo> 99.70%), Si budada (xajmiga celceliska: 38 μm, daahirnimo> 99.50%), Cu budada (celceliska cabbirka: 38 μm, daahirnimo>99.90%), Mg budada ah (celcelis ahaan cabbirka: 75 μm, daahirnimo>99.70%), Budada TiH2 (xajmiga celceliska: 45 μm, nadiifin> 99.70%), iyo fiber carbon-dahaarka leh (xajmiga celceliska: 1～2 mm, dhumucda naxaasta-dahaarka leh: 1.4 μm).

2.2. Farsamaynta Cf/AFS

Nashqada habka biraha birta budada ah ee duuban ayaa lagu muujiyaySawirka 1. Inta lagu jiro marxaladda isku darka, budada afar-geesoodka ah ee AlSi6Mg4Cu4 ayaa la diyaariyey, oo leh budada Al, Si, Cu, iyo Mg ee saamiga 86 wt%, 6 wt%, 4 wt%, iyo 4 wt%, siday u kala horreeyaan. 1 wt% budada TiH2 oksaydhka ah (daawaynta kulaylka hawada ee 1.5 h at 470 ◦C) ayaa lagu daray sidii walax afuufaya kaas oo si degdeg ah u sii daaya H2 heerkulka dhalaalka ee ballaarinaya dhalaalka. Intaa waxaa dheer, 0.5 wt% ee fiilooyinka kaarboonka ayaa lagu daray sidii wejiyada xoojinta. Waxaa xusid mudan, si kor loogu qaado qoyaanka loogana hortago falcelisyada waxyeelada leh sida Al4C3 ee iskuxirka dhalaalka fiber-aluminiumka inta lagu guda jiro xumbo, fiilooyinka kaarboonka ayaa lagu dahaadhay korantada. Habka koronto-ururinta ayaa lagu sifeeyay Refs.Sawirka 2waxay tusinaysaa fiilooyinka kaarboonka ee dahaarka leh ee naxaasta lagu dahaadhay ee laga helay habka dahaadhidda korantada. Dahaarku wuxuu leeyahay lebbiska iyo daboolka joogtada ah ee dusha fiber-ka(Jaantuska 2(a)–(b)). Ka dib, isku-dhafka daawaynta ee kala duwan ee lagu adeegsaday daraasaddan ayaa la diyaariyey iyadoo si fiican loo qaso budada hore loo soo sheegay iyo la'aanteed Cf ee qasaha saddex-geesoodka ah ee 3 saacadood. Budada isku dhafan ee isku dhafan waxay ku duuban tahay dalool xidhan, oo ay ku xigto habraacyo qabow iyo kulul.

Marxaladda wareegta qabowgu waxay si wax ku ool ah hawada uga saartaa godadka iyo meelaha bannaan ee u dhexeeya qaybaha iyada oo loo marayo taxane badan oo baas iyo niyad jab yar yar. Marxaladda rogrogmida kulul waxay hubisaa in horudhacuhu uu gaaro cufnaanta qaraabada ah ee ka badan 98% iyada oo loo marayo isku-dubbaridka guddiga iyo budada, taas oo sahlaysa habka xumbo-saarka xiga. Halbeegyada habsocodka duubista oo faahfaahsan ayaa lagu sifeeyay Refs. AFS iyo Cf/AFS xumbo-horyaale waxaa lagu helay habka kor ku xusan. Ugu dambeyntiina, labadaba horudhacyada xumbo ayaa lagu kululeeyay 620 ◦C 15 min si loo sameeyo shaybaarada Cf/AFS iyo AFS, kuwaas oo loo isticmaalay falanqaynta cabbirka daloolka, sifaynta qaab-dhismeedka yar yar, iyo tijaabooyinka guryaha ee farsamada.

2.3. Tilmaamaha iyo hababka tijaabada

2.3.1. Tilmaamaha qaab-dhismeedka yar yar

Qaab-dhismeedka Microstructure ee Cf/AFS iyo AFS ayaa lagu baadhay iskaanka qiiqa hawada ee mikroskoobyada (SEM, Zeiss Ultra Plus). Tamarta kala firdhisanaanta spectroscopy (EDS) ayaa loo isticmaalay in lagu aqoonsado isku dhafka wejiyada kala duwan ee gidaarada unugga ee muunadaha xumboda leh. Qaybaha dhaadheer ee shaybaarada ayaa lagu helay iyadoo la jarayo shaybaarada xumbo leh iyadoo la isticmaalayo mishiinka dareeraha elektiroonigga ah (EDM, DK7745). Taas ka dib, qaybaha shaybaarada ee dhererka dhererka ayaa lagu dahaadhay rinji ka dibna la miiray oo la nadiifiyey iyadoo la isticmaalayo 800-grit iyo 1500-camuud, siday u kala horreeyaan. Ugu dambayntii, dhexroorka unugga u dhigma (Dmean) ee muunada la safeeyey ee qaybta iskutallaabta ayaa lagu go'aamiyey iyadoo la isticmaalayo software falanqaynta sawirka, Image Pro Plus 6.0.

Sawirka 1Habka biraha birta ah ee budada duuban ee baakadaha.

Sawirka 2Sawirada SEM ee (a) fiilooyinka kaarboonka ee dahaarka leh ee naxaasta ah, iyo (b) waxay muujinayaan aragti weyn oo gobolka ah oo lagu calaamadiyay afargees cas (a). Sawirada (c) iyo (d) waa natiijooyinka EDS ee barta A ee (b).

Sawirka 3Jaantuska jaantuska ee habaynta tijaabada shucaaca synchrotron.

2.3.2. In-in-in-site xumbo-fiirinta shucaaca synchrotron

Jaantuska jaantuska ee habaynta tijaabada shucaaca synchrotron waa la sawiraySawirka 3. Tijaabooyinka waxaa lagu sameeyay beamline 4W1A ee Xarunta Shucaaca ee Beijing Synchrotron (BSRF, Machadka Beijing ee Fiisigiska Tamarta Sare, Akadeemiyada Sayniska Shiinaha, Shiinaha). Si ka duwan sawirka nuugista-isku midka ah ee caadiga ah, warqadani waxay isticmaashaa sawirka isbarbardhigga wejiga oo leh Isha iftiinka Shucaaca ee Synchrotron. Habkani wuxuu wax ka qabtaa xaddidaadda sawirka nuugista dhaqameed, taas oo aan waxtar u lahayn aragtida walxaha si daciif ah u nuugaya. Habka xumboynta ee muunadaha waxa lagu dhex sameeyay foorno xumbo lagu habeeyay, oo leh daaqad labajibbaaran oo ah 15 mm 15 mm oo u dhiganta jihada laydhka raajada. Cabbirka muunada, sida ku cad sawirka 3, waxa uu cabbiraa 15 mm × 15 mm × 2 mm. Muunada waxa lagu meeleeyaa caaryo xumbo ka kooban tiro go'an oo xaashiyo dhoobo ah. Inta lagu jiro habka xumbo-saarka, raajooyinku way dhex mari karaan muunada waxaana qabta kamarad qalab-ku-xidhan (CCD). Isha raajada ee la doortay waxa ay ku shaqaynaysay xoojinta 20 Kev, iyo cabbirka ugu badnaan ee daawashada 7.4 mm × 7.4 mm ayaa la shaqaleysiiyay si ay awood ugu yeelato indho-indheynta guud ee habka xumbaynta oo dhan.

Waxaa xusid mudan in shaybaarrada la arkay ay u dhignaayeen hab toosan oo ku aaddan jihada rogrogmi karta iyo jihada tangential labadaba. Labada horudhac ee ka kooban 0.5 wt% Cf iyo kuwa aan lahayn 0.5 wt% Cf ayaa dhinacooda laga saaray labada dhinac ee shaybaarka iyadoo la isticmaalayo EDM. Saamaynta Cf ee sifooyinka xumbo ee xumbo aluminium ayaa la baaray. Intaa waxaa dheer, horudhacayaasha oo leh noocyo kala duwan ayaa lagu xumbo isla foornada kululaynta oo heerkul ah 620 ◦C.

2.3.3. Tijaabinta guryaha farsamaysan ee cadaadiska

Tijaabooyinka isku-buufinta ayaa la gooyay muunado cylindrical ah oo leh dhererka 23 mm iyo dhexroorka 20 mm EDM, iyo jihada kasta ayaa la hubiyay in lagu daro ugu yaraan 10 daloolo dhamaystiran si looga fogaado saameynta cabbirka. Tijaabooyinka isku-buuqa Quasi-static ayaa la sameeyay iyadoo la raacayo jaangooyooyinka ISO13314-2011 iyo GB/T31930-2015, iyadoo la adeegsanayo AG-XPLUS mashiinka tijaabada walxaha elektaroonigga ah oo leh culeyska ugu badan ee 100 KN. Saddex muunado ayaa la tijaabiyey koox kasta, iyo qalooca cadaadiska cadaadiska ee warqaddan ayaa ka dhigan celceliska natiijooyinka laga helay saddexda muunado ee la tijaabiyey. Dhammaan tijaabooyinka waxaa lagu sameeyay xakamaynta barokaca, iyada oo la ilaalinayo xawaaraha isdhaafsiga joogtada ah ee 2 mm/min (oo u dhiganta heerka cadaadiska bilowga ah ee 10-3 s-1) heerkulka qolka.

Sawirka. 4.Sawirada shucaaca synchrotron ee wakhtiga ka soo baxay ee habka xumboynta Cf/AFS: (a) horudhac aan xumbo lahayn wakhtiga t0 ee 380 ◦C; (b)– (c) Kala dirida naxaasta aasaasiga ah iyo nooca II nucleation inta lagu jiro dhalaalid hore; (d)–(g) nucleation-ka kala duwan iyo hababka koritaanka goobooyin; iyo (h)–(i) xumbo isku darsan oo dilaacda.

3. Natiijooyinka iyo doodaha

3.1. In goobta habdhaqan xumbo hoostiisa shucaaca synchrotron

3.1.1. Kobcinta xumbo ee Cf/AFS

Sawirka. 4wuxuu soo bandhigaa taxane sawirro shucaac synchrotron ah oo muujinaya habka xumbo-xumada ee Cf/AFS. Sawirada asalka ah ee Cf/AFS(Jaantuska. 4 (a))waxaa la qabtay markii shaxdu ay ku jirtay xaalad adag 380 ◦C, waxaana wakhtigan loo dejiyay t0. Marka la barbar dhigo qaybaha kale ee horudhaca, Cf wuxuu u muuqdaa madow gudaha matrixka aluminium-cawlan ee u badan. Tan waxaa loo aaneyn karaa maadada sare ee naxaasta ee dusha fiber-ka, sida ku cadJaantuska 2(c)–(d), kaas oo leh cufka atamka qaraabo ee ugu weyn marka loo eego qaybaha kale ee horudhaca. Waxaa intaa dheer, inta badan Cf waxaa loo arkaa inay kala firdhisan yihiin oo ay kala go'aan, halkii la isku keeni lahaa, sida lagu muujiyayJaantuska 4(a). Tani waxay tusinaysaa in marka lagu daro 0.5 wt% ee Cf, habka walaaqa 3 saacadood uu si wax ku ool ah u gaadhi karo xaalada la rabo ee kala firdhiso.

At t0+194s (sida lagu arkayJaantuska 4(b)), tiro aad u badan oo caddaan ah, xumbo wareegsan oo leh dhexroor u dhexeeya 90 μm ilaa 180 μm ayaa lagu arki karaa matrix aluminium cawlan (oo lagu calaamadeeyay fallaadho cas). Tirada goobooyinku waxay ku sii socdeen inay korodho 46 ilbiriqsi gudahood, sida ka muuqataJaantuska 4(c). Intaa waxaa dheer, isbeddel kale oo xusid mudan oo ka dhacaya shaxanka ayaa ah in qaar ka mid ah xumbo yaryar ay u muuqdaan inay ka sameysmaan dusha sare ee Cf iyadoo la bilaabayo kala diris Cu (oo lagu calaamadeeyay sanduuqa dhibco casaanka ah). Dhacdadani waxay u badan tahay in loo nisbeeyo nooca II nucleation ee ka dhex dhaca budada korantada ku jirta. Waxaa si weyn loo qiray in ku darida Cu ay si weyn u yareyso heerkulka dhalaalka ee Alloys-ka. Tani waxay keenaysaa dhalaalid maxalli ah oo ku wareegsan qaybaha budada shakhsi ahaaneed ee budada ka kooban budada naxaasta inta lagu jiro habka kuleylka, taasoo dhalinaysa qadar la taaban karo oo Al-Si-Mg-Cu quaternary eutectic dhalaalaysa heerkul hoose. Barkadda dhalaalka quaternary eutectic waxay u egtahay inay tahay gobol daciif ah oo ku jira daawaha waxayna aad ugu nugul yihiin nucleation. Natiijo ahaan, goobooyinku waxay u badan tahay inay nukleemiyaan oo ay ka koraan meel u dhow naxaasta-dahaarka leh ee dusha fiberka. Intaa waxaa dheer, jajabka dareeraha hooseeya ee shaxanka xilligan xaadirka ah wuxuu keenaa gaasaska burburka TiH2 si ay si fudud ugu ururaan matrix aluminium ah. Nukliyeerka Nooca II wuxuu si wax ku ool ah uga fogaan karaa gaaska urursan ee ku qasbaya jaantuska jajabka dareeraha hooseeya ee kala fogaanshaha iyo faafinta dildilaaca dareeraha, taasoo keentay luminta qadarka hydrogen.

Jaantuska. 4(d)waxay tusinaysaa goobooyinku markii hore inay nukleeerayaan oo ay ka koraan gobolka Cf sida shaxdu gebi ahaanba u dhalaalayso, iyo meelaha xumbada ahi waxay u dhigmaan lakabka naxaasta ah ee lumaya (oo lagu calaamadeeyay sanduuqa dhibicda cas). Waxaa si fiican loo aasaasay in isku-darka wejiyada labaad ay kordhiso tirada goobaha nukleerka ee heterogeneous, taas oo yaraynaysa caqabadda tamarta ee samaynta xumbo cusub gudaha dhalaalka daawaha. Dhanka kale, heerka nukliyeerku wuxuu la xiriiraa wadarta guud ee aagga nukliyeerka ee mugga cutubkiiba. Sidaa darteed, waxaa la ogaan karaa in goobooyinku ay marka hore nukleed ka yihiin meelaha ay ku yaalliin fiilooyinka kaarboonka oo ay ku fidiyaan dhererka fiilada kaarboonka. Iyadoo ay sii kordhayso jajabka dhalaalka, goobooyin badan oo cusub ayaa sii wada inay ka soo baxaanJaantuska 4(e)–4(g). Si kastaba ha ahaatee, heerka isku darka gudaha iyo dillaaca goobooyinku waa gaabis, taas oo muujinaysa in goobooyinku ay leeyihiin xasillooni sare. Markay tahay t0+426s, tirada goobooyinku aad bay u korodhaa, iyo

mugga horudhaca wuxuu muujinayaa ballaarin weyn(Jaantuska. 4 (h)). Intaa waxaa dheer, dhacdada qaar ka mid ah xumbo isku darka (oo lagu calaamadeeyay fallaadha cas), halkaas oo goobooyin yaryar ay nuugaan kuwa waaweyn sababtoo ah korriinka Ostwald, waa geedi socod lama huraan ah inta lagu jiro kobcinta xumbo macdan ah [40]. Dhacdadan qaangaadhka ah waxay sidoo kale keentaa muuqaalka tiro yar oo ah goobooyin waaweyn iyo kuwo aan joogto ahayn (oo lagu calaamadeeyay fallaadho casJaantuska. 4(i)).

Sawirka 5Sawirada wakhtiga soo baxay ee habka xumboynta ee AFS ee heerar kala duwan: (a) horudhac aan dhalaalin wakhtiga t0 ee 380 ◦C; (b) Kala dirida naxaasta aasaasiga ah iyo nooca II nucleation inta lagu jiro dhalaalid hore; (c) Nucleation-ka iyo hababka koritaanka goobooyin; iyo (d)–(f) xumbo isku darsama oo dilaacda.

3.1.2. Horumarka xumbo ee AFS

Jaantuska 5 waxa uu muujinayaa taxane ah sawiro shucaac synchrotron ah oo muujinaya habka xumboynta ee AFS. Si la mid ah Cf/AFS, sawirka bilowga ah ee isku xigxiga shucaaca synchrotron ayaa la qabtay markii AFS ay ku jirtay marxalad adag 380 ◦C (eegJaantuska 5(a)). Marka matrixku ka kululaado heerkulka adag, goobooyin cadcad oo yaryar ayaa ka dhex muuqdaJaantuska 5(b) iyo (c), taas oo ka dhalatay burburka TiH2 iyo dhacdada nooca II ee nukliyeerka ee gobolka Cu-hodanka ah. Si kastaba ha ahaatee, tirada goobooyinku abuurmeen iyo cufnaanta qaybintoodaJaantuska 5(c)ayaa si gaar ah uga hooseeya marka loo eegoJaantuska 4(c). Tani waxay soo jeedinaysaa in Cf/AFS ay bixiso wadooyin badan oo loogu talagalay sii deynta gaaska hore inta lagu jiro nukleemka, ka hortagga samaynta xad-dhaafka ah ee dildilaaca aluminium matrix leh jajab yar oo dareere ah.

Tiro yar oo ah goobaha nukliyeerka AFS iyo suurtogalnimada sare ee koritaanka xumbo aan caadi ahayn marka la barbar dhigo Cf/AFS ayaa laga arki karaaJaantuska 5(d)–(f). Kobcinta xumbooyinka AFS waa mid aan joogto ahayn, cabirkooduna waxa uu muujiyaa isbedbedel balaadhan taas oo ay ugu wacan tahay wada noolaanshaha labada goobood ee mikromitirka ah iyo goobooyin waaweyn oo aan caadi ahayn oo millimitir ah (oo lagu calaamadeeyay fallaadha cas). Waxaa intaa dheer, degenaansho la'aantan iyo isku-dheellitirnaan la'aanta inta lagu jiro habka nukleemka hore waxay keeni kartaa kala duwanaansho weyn oo ku saabsan qaabka ugu dambeeya ee daloolka iyo sifooyinka farsamada ee u dhexeeya AFS iyo Cf / AFS.

3.2. Falanqaynta macrostructure

Si loo baaro kala duwanaanshaha qaabdhismeedka daloolka makroscopic iyo dhexroorka daloolka u dhexeeya AFS iyo Cf/AFS, laba qaab-dhismeedka sanwij ayaa lagu diyaariyey xaaladaha shaybaarka heerkulka xumbo ee 620 ◦C 15 min. Qaab-dhismeedka guud iyo qaybinta cabbirka unugga ee AFS iyo Cf/AFS ayaa lagu muujiyaySawirka 6. Isbarbardhigga qaybaha tooska ah ee labada muunadood ee qaab-dhismeedka sandwich waxay daaha ka qaadaysaa in xumbo Cf/AFS ay leeyihiin unugyo aad u fiican iyo cillado yar yar sida dillaaca ama isku darka unugyada (eegJaantuska. 6 (b)). Taas lidkeeda, sida ku cadJaantuska 6(a), AFS waxay muujinaysaa sinnaanta daloolka liidata iyadoo ay jiraan qaar ka mid ah daldaloolo aan caadi ahayn oo waaweyn. Dhanka kale, dhexroorka daloolka u dhigma ee AFS iyo Cf/AFS waxay ahaayeen 2.9 ± 0.2 mm iyo 1.9 ± 0.1 mm, siday u kala horreeyaan, taasoo soo jeedinaysa in dhexroorka daloolku uu sii sifeeyay ku daridda Cf (eeg.Jaantuska 6(c) iyo (d)).

Kobcinta qaabdhismeedka daloolka waxaa saameeya laba habab oo tartan ah: burburka TiH2 iyo isku darka iyo dillaaca xumbo. Burburinta TiH2 waxay gacan ka geysataa kororka tirada nukleation-ka, porosity, iyo heerka ballaarinta, halka isku-dhafka iyo dillaaca goobooyinku ay yareeyaan tirada daloolada waxayna kordhisaa dhexroorka daloolka. Yaraynta isku darka xumbo iyo dhacdooyinka dillaaca waxay gacan ka geystaan ​​helitaanka qaab-dhismeedka gacanta oo ka wanaagsan. Sidaa darteed, xasiloonida sare ee xumbodu waa lagama maarmaan si loo ilaaliyo isku-dhafka qaab-dhismeedka daloolka inta lagu jiro habka xumbo-saarka. Cf/AFS, ku darida Cf waxay si weyn u wanaajisaa qoyaanka fiilooyinka leh aluminium dhalaalka. Si la mid ah xumbada aluminiumka ee la xoojiyey ee Cf [44] oo ay diyaarisay habka xumbo dhalaalka, ku darida Cf waxay dejisaa xumbo aluminium iyadoo ka hortagaysa dillaaca gidaarka unugga waxayna yaraynaysaa aglomeration. Dhanka kale, Cf waxay abuuri kartaa qaab-dhismeedka saafiga ah ee gidaarka unugyada, kaas oo abuura xoog kala soocid kana hortagaya dillaaca xumbo, sidaas darteed, hagaajinta qaabdhismeedka unugyada, xasilloonida xumbo, iyo isku mid ahaanshaha qaybinta daloolka.

3.3. Tilmaamaha qaab-dhismeedka yar yar

Jaantuska 7(a)waxay tusinaysaa qaab-dhismeedka yar-yar ee gidaarka unugga ka dib marka aad xumbo la sameyso AFS. Sida laga soo xigtay AlSi6Cu4Mg4 foams alloy, eutectic Al-Si, Mg2Si, Al2Cu, iyo Al5Cu2Mg8Si6, ayaa ku jira daawaha, taas oo waafaqsan natiijooyinka laga helay falanqaynta EDSJaantuska 7(b). Wejiyadaan jajaban waxay yareeyaan sifooyinka farsamada ee xumbo aluminiumka iyagoo daciifinaya darbiga daloolka ama u dhaqma sidii isha dildilaaca inta lagu jiro qallafsanaanta. Sidaa darteed, kor u qaadida sifooyinka farsamada ee gidaarka daloolka iyada oo lagu daro wejiyada xoojinta waa istaraatiijiyad wax ku ool ah oo waxtar leh.

Cf/AFS, waxaa laga arki karaaJaantuska 7(c) iyo (d)in Cf-ku uu u qaybsan yahay gudaha gidaarka unugga ama cidhifka gidaarka unugga, taas oo muujinaysa in Cf uu leeyahay qoyn heersare ah oo leh aluminium dhalaalaysa. Intaa waxaa dheer, waa la dareemi karaa (tixraacJaantuska 7(d)) in qadar yar oo ka mid ah wejiga degdega ah ee Al2Cu ay ka samaysanto is dhexgalka u dhexeeya fiilooyinka iyo aluminiumka dhalaalay. Dhacdadani waxay gacan ka geysataa sidii loo gaari lahaa xiriir adag oo u dhexeeya fiilooyinka iyo matrixka. Horumarka falcelinta fidintan ayaa si dareen leh loo arki karaaJaantuska 4(a)–(c). Ogsoonow in, marxaladda degdega ah aysan si buuxda ugu hareeraysan fiilooyinka kaarboonka, iyo gobolka iyo qadarka qaybintani waxay faa'iido u leeyihiin Cf/AFS. Iyada oo ku saleysan daraasadda Lv et al, ee Cf ee la xoojiyay aluminium matrix walxaha ka kooban, waxaa la muujiyay in qaddarka ku habboon ee wejiga degdega ah uu saameyn karo oo nidaamiyo xoogga dammaanadda wajiga.

Sawirka 6.Qaybaha tooska ah ee muunada wakiillada (a) AFS iyo (b) Cf/AFS. Dhexroorka u dhigma ee ka soo horjeeda jajabyada aagga u dhigma (a) iyo (b) ayaa lagu muujiyey (c) iyo (d), siday u kala horreeyaan. Xariiqda joogtada ah ee adag ee (c) iyo (d) waxay u taagan tahay ku habboonaanta log-caadiga ah. Dib-u-celinta (R2) waxay u taagan tahay wanaagga ku habboonaanta.

Sawirka 7.Sawirada SEM (a) iyo (b) waxay muujinayaan qaab-dhismeedka yaryar ee u dhigmaSawirka 6(a) AFS iyoSawirka 6(b) Cf/AFS, siday u kala horreeyaan, iyo weliba,Sawirka 7(b) iyo (d) muujiyaan weynaynta deegaanka eeSawirka 7(a) iyo (c), siday u kala horreeyaan.

3.4. Farsamaynta Cf xasilinta xumbo Al-Si-Mg-Cu

Iyada oo ku saleysan falanqaynta aan kor ku soo sheegnay, qaabaynta qaabaynta habka xumbo-xumaynta ee Cf/AFS iyo AFS ayaa lagu soo koobaySawirka 8. Farqiga weyn ee u dhexeeya Cf/AFS iyo AFS ee marxaladda nukleation-ka, korriinka xumbo, iyo marxaladda isku darka, iyo heerka adkaynta tartiib-tartiib ah, sida lagu muujiyeyJaantuska 8(a) iyo (b).

Sawirka 8Jaantuska jaantuska ee Cf/AFS iyo AFS xumbo habdhaqanka: (a) Cf/AFS; iyo (b) AFS.

Marxaladda nukliyeerka ee xumbooyinka alloy ee AlSi6Cu4Mg4, goobooyinku waxay u janjeeraan inay nukleemiyaan gudaha dareeraha quaternary eutectic ee ku wareegsan qaybaha naxaasta ah, halkii ay ku nukleelin lahaayeen meesha ay ku yaalliin qaybaha TiH2. Noocan nukleemka ah ee gobolka ugu daciifsan ee horudhaca (nooca II nucleation) wuxuu bixiyaa kanaalo badan oo baxsad ah gaasaska ay sii daayaan burburka TiH2, isaga oo ka fogaanaya ururinta gaasaska oo keenaya dildilaacyo si ay u faafiyaan dhalaalka aluminiumka. Ku-darka fiilooyinka kaarboon-ka-dahaarka leh ee naxaasta sida muuqata waxay sii abuuraysaa kanaalo badan oo lagu sii daayo H2. Si kastaba ha ahaatee, maadaama dhalaalka aluminiumku aanu lahayn jajab dareere ah oo ku filan marxaladdan, way ku adag tahay goobooyin yaryar oo noocaas ah si ay u helaan ilo ku filan oo H2 ah si ay u sii wadaan koritaanka. Natiijo ahaan, xumbooyinkan yaryar ayaa ka dilaaca dhalaalka dhexdiisa marka heerkulku kor u kaco. Marka horudhacu si buuxda u dhalaaliyo, H2 laga sii daayo falcelinta fuuqbaxa rabshadaha leh ee TiH2 waxay nukleejin doontaa oo si degdeg ah u kori doontaa iyadoo ku saleysan barta nukliyeerka. Cf-gu waxa ay siisaa meelo badan oo nukleation ah oo loogu talagalay abuurista goobooyin, kuwaas oo si weyn u kordhiya heerarka nukleynta. Isla mar ahaantaana, joogitaanka Cf waxay si wax ku ool ah u joojisaa xidhiidhka iyo isku darka xumbooyinka asaasiga ah waxayna ka fogaanaysaa samaynta goobooyin aan caadi ahayn oo waaweyn.

Inta lagu jiro marxaladda korriinka iyo isku-dhafka ee goobooyinku, ku-darka Cf waxay si weyn u wanaajisaa xasilloonida xumbo. Sababta ayaa ah in Cf iyo dhalaalka aluminiumku ay leeyihiin qoyaan wanaagsan, fiilooyinka si fudud ayaa loogu xannibi karaa inta u dhaxaysa labada is-dhexgal ee dareeraha gaaska si loo sameeyo qaab-dhismeedka shabakad (sida ku cadJaantuska 7(c)). Sida filimka dareeraha ah loo khafiifiyo, fiilooyinka ayaa dhalin kara cadaadis kala soocid si ay uga hortagaan nuugista xudduudda taagga, sidaas darteed ka hortagga filimka dareeraha ah inuu dillaaco. Markaa Cf/AFS waxay u baahan tahay wakhti dheer oo xumbo ah marka la barbar dhigo AFS, oo leh xasilooni sare oo ilaalin karta isku mid ahaanshaha qaab dhismeedka daloolka inta lagu jiro horumarka xumbo.

Inta lagu jiro marxaladda adkaynta qunyar-socodka, xumbo ku jira Cf/AFS dib uma koraan oo fiilooyinka waxay ku dhex milmeen gidaarka unugga (oo lagu calaamadeeyay sanduuqa dhibicda cas). Haysashada fiilooyinka waxay ka hortagtaa nuugista xumbo yaryar kuwa waaweyn, sida lagu arkay korriinka Ostwald, waxayna joojisaa dillaaca derbiga unugyada sababtoo ah ballaarinta adkeynta. Natiijo ahaan, Cf/AFS waxay soo bandhigtaa qaab dhismeedka daloolka isku midka ah iyo cilladaha daloolka yar marka loo eego AFS.

3.5. Guryaha makaanikada

Qalloocyada cadaadiska cadaadiska ee Cf/AFS iyo AFS oo leh ku dhawaad ​​isku dalool (83.2% iyo 81.4%, siday u kala horreeyaan) ayaa lagu soo bandhigayJaantuska 9 (a). Qalooca cadaadiska cadaadisku wuxuu muujinayaa sifo saddex heer oo kala duwan, oo ka kooban gobolka laastikada toosan, gobolka taagga, iyo gobolka cufnaanta. Awoodda wax-soo-saarka cadaadiska ee AFS iyo Cf/AFS waxay ahaayeen 8.44 MPa iyo 11.87 MPa, siday u kala horreeyaan. Awood-soo-saarka cadaadiska ee Cf/AFS ayaa lagu kordhiyey 40.6% marka la barbar dhigo AFS. Dhanka kale, awoodda nuugista tamarta ee Cf/AFS way ka fiican tahay tan AFS ee isla culayska, sida ku cadJaantuska 9 (b). Awoodaha nuugista tamarta ee AFS iyo Cf/AFS waxay ku saabsan yihiin 3.3 MJ/m3 iyo 6.1 MJ/m3, siday u kala horreeyaan. Awooda nuugista tamarta ee Cf/AFS waxa lagu hagaajiyay 84.8% marka la barbar dhigo AFS.

Sawirka 9Qalloocyada tareennada culayska leh iyo awoodda nuugista tamarta ee Cf/AFS iyo AFS: (a) qaloocyada tareennada culayska leh; (b) Curyaaminta awoodda nuugista tamarta.

Ku darida Cf waxay si weyn u xoojisay sifooyinka farsamada ee xudunta xumbo. Waxaa la og yahay in sifooyinka farsamada eexumbo aluminiumwaxay si dhow ula xiriiraan qaab dhismeedka daldaloolada iyo sifooyinka farsamada strut. Falanqaynta qaab-dhismeedku waxay muujisay in isku-darka Cf ay nadiifisay cabbirka daloolka, hagaajinta qaybinta daloolka, iyo hoos u dhaca cilladaha daloolka. Si la mid ah natiijooyinka Sasikumar et al. iyo Yangetal. Dhexroor dalool yar iyo qaybinta dalool cidhiidhi ah ayaa faa'iido badan leh si kor loogu qaado xoogga cadaadiska iyo waxtarka nuugista tamarta. Waxaa intaa dheer, saamaynta microstructure ee sifooyinka farsamada ee xumbo ayaa inta badan sabab u ah Cf ee ku dhex jira darbiyada daloolka ee xumbo. Faafinta iyo kala dirida naxaasta-dahaarka leh ee fiilooyinka kaarboonka ee matrix aluminiumku waxay gaari kartaa xidhid adag oo dhexda ah oo u dhexeeya fiilooyinka iyo matrixka aluminiumka, taas oo gacan ka geysata wareejinta culeyska. Fiber kaarboonka sare ee kaarboonka ee ku dhex jira gidaarka daldaloolada wuxuu xaddidi karaa qallafsanaanta gidaarka daldaloolada ee culeyska culeyska saaran wuxuuna wanaajin karaa awoodda culeyska. Dhammaan arrimahan waxay door bidaan Cf/AFS si loo gaaro awood wax-soo-saar sare iyo awoodda nuugista tamarta marka la barbar dhigo AFS.

4. Gabagabo

Cf/AFS iyo AFS waxaa lagu diyaariyay habka birta budada duuban ee shaqadan. Dabeecada xumboynta ee Cf/AFS iyo AFS ayaa si firfircoon loogu arkay shucaaca synchrotron ilaa

baar saamaynta Cf ku leedahay xumbo xumbo iyo korriinka. Intaa waxaa dheer, Cf oo ku saabsan qaab-dhismeedka daloolka, qaybinta daloolka, iyo sifooyinka isku-buufinta xumbo aluminium ayaa si fiican loo falanqeeyay. Gabagabada ugu muhiimsan waa sida soo socota:

(1) Shucaaca Synchrotron ee indha-indheynta goobta ayaa muujinaya in Cf/AFS iyo hababka xumboynta AFS labadaba ay muujiyaan saddex marxaladood oo kala duwan: xumbo xumbo, korriinka xumbo iyo isku darka, iyo adkaynta.

Marka la barbardhigo AFS, habka xumbo-xumaynta ee Cf/AFS waxay muujinaysaa xasillooni sare iyo isku mid ahaanshaha xumbo. AFS waxay aad ugu nugul tahay inay samaysato daloolno aan caadi ahayn oo waaweyn iyo kuwo aan fiicneyn inta lagu jiro geeddi-socodka kobcinta daloolka. Intaa waxaa dheer, kala duwanaanshiyaha waxaa loo aaneynayaa saameynta nucleation-ka ee kala duwan ee Cf, kaas oo ka hortagaya dillaaca derbiga xumbo oo yareeya isku-duubnida iyada oo la kordhinayo heerka nucleation-ka.

(2) Ku darida 0.5 wt.% Cf waxay nadiifisaa dhexroorka daloolka u dhigma laga bilaabo 2.9 ± 0.2 mm ilaa 1.9 ± 0.1 mm, taasoo si weyn u yaraynaysa cilladaha daloolada aan fiicneyn. Isla mar ahaantaana, qaab-dhismeedku wuxuu muujinayaa qoyaanka wanaagsan ee Cf, kaas oo lagu qaybiyo darbiga daloolka iyo gaaska adag, taas oo kor u qaadeysa xasilloonida xumbo.

(3) Marka la barbar dhigo AFS, awoodda wax-soo-saarka cadaadiska iyo awoodda nuugista tamarta ee Cf/AFS ayaa kordhay ku dhawaad ​​40.6% iyo 84.8%, siday u kala horreeyaan. Natiijooyinka daraasaddan ayaa bixin kara fikrado lagu xoojinayo sanduuqyada sanwich xumbo aluminium ah oo leh isku-xidhka isku-xidhka birta ah ee awood u leh codsiyada injineernimada ee warshadaha baabuurta iyo hawada hawada.

Maqaal ka soo baxay Joornaalka Cilmi-baarista iyo Tignoolajiyada Qalabka