Бакыр салынган углерод җепселле алюминий пеноп сандвич панель гадәти алюминий пеноп сандвич панель белән чагыштырганда эш үзенчәлекләре

Алюминий пеноп сандвич. Бу искиткеч үзенчәлекләр AFSны аэрокосмос, транспорт һәм диңгез кырларында зур потенциалга ия итә. Металл күбекләр белән чагыштырганда, AFS-ның тышкы металл тәлинкәләре күбекне эффектив мөһерли һәм киеренкелек һәм бөкләү көче кебек комплекслы механик үзлекләрен яхшырта ала. Гадәттә, AFS ябыштыргыч бәйләү ысулы белән эшләнгән, бу алюминий күбекне каты металл панельләргә эпокси резин ябыштыргыч ярдәмендә бәйләргә тиеш.

Ябыштыргыч бәйләү ысулы структур дампингны эффектив көчәйтсә дә, ул чикләүләр белән бергә, югары температурада яки коррозив шартларда эшкәртүдә һәм деламинация уңышсызлыгына сизгерлекне үз эченә ала. Бу чикләүләрне чишү өчен, панель һәм төп катлам арасында металлургия бәйләнешенә ирешү өчен зур тикшеренүләр үткәрелде.

Хәзерге вакытта металлургия бәйләнешенә ирешүгә юнәлтелгән AFS өчен төп әзерлек ысуллары гадәттә өч категориягә бүленә: эретеп ябыштыру, күбек эретү, порошок металлургия ысулы. Бу ысуллар арасында төрү порошогы металлургия ысулы күзәнәк структурасын контрольдә тоту һәм түбән температурада күбек алу өчен өстенрәк санала. Элекке эшебез бу технологияне яхшырак киңәйтү үзенчәлекләре һәм сәнәгать кушымталары өчен кәрәзле структурасы булган зур күләмле AFS ясау өчен кулланган.

Ләкин, күбек үзәгенең чагыштырмача кысу механик үзлекләре аркасында, AFSның механик көчен яхшырту чикләнгән, шуңа күрә күбек үзәгенең көчен тагын да яхшырту AFS өчен бик мөһим.

Бүгенге көнгә гомуми ысуллар кысу механик үзлекләрен яхшырту турында хәбәр иттеләралюминий күбектүбәндәгечә: өслекне эшкәртү, җылылык белән эшкәртү, кисәкчәләр, җепселләр, эретүче элементлар һ.б. өстәп ныгыту. Алар арасында аз тыгызлыктагы кыска углерод җепселләре, югары эластик модуль һәм зур аспект катнашы өметле ныгыту материаллары буларак киң игътибарны җәлеп итте. Моннан тыш, углерод җепселләрен өстән металллаштыру, бакыр яисә никель белән каплау кебек химик каплау ярдәмендә алюминий эретүдәге углерод җепселләренең дымлылыгын тагын да яхшырта һәм углерод җепселләре белән алюминий эретү арасындагы зарарлы интерфейс реакцияләрдән саклый. Кыска углерод җепселләре хәзер алюминий матрица композитларын ныгыту өчен киң кулланыла.

Bhav Singhetal. бакыр белән капланган углерод җепселләре кастинг ысулы белән ныгытылган алюминий матрица композитларын. Муеталь. ясалган алюминий матрица композитлары ике ролллы кастинг ысулы ярдәмендә никель белән капланган углерод җепселләре белән ныгытылган. Нәтиҗә углерод җепселләре кушылып композитларның керү көчендә сизелерлек артуны күрсәтте. Ләкин, тикшеренүләр чикләнгәналюминий күбек ныгытылганбакыр белән капланган углерод җепселләре белән. Каоеталь. башта бакыр белән капланган углерод җепселләре эретелгән күбек ысулы белән ныгытылган алюминий күбек. Нәтиҗә шуны күрсәтә: Cf-ның 0,35 вол% алюминий күбекне сыек пленка ярылуыннан саклый ала, һәм күбеккә кушылган җепселләр саны тотрыклырак. Муеталь. эретелгән күбек ысулы белән әзерләнгән алюминий күбекнең дампинг үзлекләренең Cf кушылуы белән сизелерлек яхшырганын күрсәтте.

Шуңа күрә, нәтиҗә ясарга була: Cf кушылуы бер үк вакытта күбекнең тотрыклылыгын һәм механик үзлекләрен яхшырту өчен эффектив стратегия булырга мөмкин.алюминий күбекләр. Моннан тыш, порошок металлургия ысулы белән әзерләнгән бакыр белән капланган углерод җепселләре белән ныгытылган алюминий күбек сандвич панельләре турында хәбәрләр юк, бу тикшерүчеләрне бу өлкәдә тирәнрәк тикшеренүләр үткәрергә этәрә.

Нуклеация механизмы һәм тотрыклылыгы турында күп тикшеренүләр үткәрелдеалюминий күбекләрныгыту этапларын өстәп. Чокыр санының һәм күзәнәк морфологиясенең аермалары,

зурлыгы, бүленеше, формасы кебек гадәттә нуклеация механизмнары һәм тотрыклылыгы белән бәйле. Порошок металлургия системасында гетероген нуклеяция эффектлары һәм оксид челтәрен тотрыклыландыру механизмнары тулысынча тикшерелгән. Бу кәгазьдә кулланылган Al - Si - Mg - Cuдан торган дүртенче эретелгән эретелгән порошоклар гадәттән тыш киңәю темпларын һәм түбән күбек температурасын күрсәттеләр, каты температурасы 507 ◦С һәм сыеклык температурасы 596 ◦C. Шуңа да карамастан, нуклеяция механизмы, тотрыклылык, порошок компактларының компрессив механик үзлекләре турында тикшеренүләр җитми, аеруча Cf. Элеккеге әсәрләрдә нуклеяция һәм тотрыклылык механизмнарын тикшерү, беренче чиратта, ситу булмаган ысуллар ярдәмендә үткәрелде, күбек өзелгәннән соң тиз суытылган үрнәкләрнең томографик анализы. Кызганычка каршы, субмикрон күпер нуклеяциясе прекурсор җылыту вакытында барлыкка килә һәм 100 мс-дан 1 с га кадәр вакыт аралыгында тиз арта, еш кына реаль вакытта күзәтү өчен кыенлыклар тудыра. Заманча синхротрон нурланыш рентген күзәтү техникасы югары энергиягә һәм спатиотемпораль резолюциягә ия, реаль температурада алюминий күбекләрнең нуклеяциясен һәм үсеш процессын күзәтеп торырга мөмкинлек бирә. Хәзерге вакытта чикләнгән тикшерүчеләр генә синхротрон нурлары ярдәмендә Al - Si - Mg эретелгән порошокның күбек кинетикасын тикшерделәр. Мәсәлән, Гарсия-Мореноеталь. сыек алюминий күбекендә зур динамик күренешләр турында хәбәр иттеләр, шул исәптән нуклеяция һәм үсеш, күперне үзгәртеп кору, сыеклыкны тарту, агломерация һәм кино ярылуы. Камм һ.б. синхротрон нурлары белән AlSi8Mg4 алюминий күбекнең нуклеяциясен һәм үсеш процессын өйрәнде. Аларның ачышлары шуны күрсәтте: металл порошок өслегендә adsorbatesның бозылуы аркасында барлыкка килгән водород тагын бер мөһим нуклеация механизмын күрсәтә. Шулай да, прекурсор компонентлары арасындагы үзара бәйләнеш катлаулы, һәм аларның күплеге динамикасы аларның составына тәэсир итә ала. Al - Si - Cu - Mg порошок системасы өчен дә, Cf кушылган Al - Si - Cu - Mg порошок системасы өчен, металл күбекнең башлануын һәм үсешен аңлау һәм өйрәнү, күбекнең алга таба структур үсеше өчен үзенчәлекләрне яхшырту өчен бик мөһим. кушымталар өчен.

Бу эштә металлургия интерфейсаль бәйләнеше булган Cf / AFS һәм AFS төрү порошогы металлургия ысулы белән әзерләнде. Cf / AFS һәм AFS күпчелек эволюциясе синхротрон нурланышында ситуада күзәтелә, күпер нуклеяциясе, үсү һәм кушылу, тотрыклылык буенча Cf механизмын ачу өчен. Моннан тыш, Cf / AFS һәм AFS камера мичендә 15 минутка 620 ◦С белән күбекләнделәр. Соңыннан, күзәнәк үлчәмнәрен бүлү, күзәнәк микросруктурасы, күбекләнгән үрнәкләрнең компрессив механик үзлекләре характерланды һәм сыналды. Studiesгарыда күрсәтелгән тикшеренүләргә нигезләнеп, Cf / AFS һәм AFS структурасы һәм кысу көче системалы бәяләнде.

2. Материаллар һәм ысуллар

2.1. Чимал

Алты чимал AFS һәм Cf / AFS әзерләү өчен кулланылды: Аль порошок (уртача зурлыгы: 45 мм, чисталык> 99,70%), Si порошогы (уртача зурлыгы: 38 мм, чисталык> 99,50%), Ку порошогы (уртача зурлык: 38 мм, чисталык> 99,90%), Mg порошогы (уртача зурлыгы: 75 мм, чисталык> 99,70%), TiH2 порошогы (уртача зурлыгы: 45 мм, чисталык> 99,70%), һәм бакыр белән капланган углерод җепселләре (уртача зурлыгы: 1 ～ 2 мм, бакыр белән капланган калынлыгы: 1,4 мм).

2.2. Cf / AFS җитештерү

Порошок металлургия ысулының төрү схемасы күрсәтелгән1 нче рәсем. Аралашу этабында AlSi6Mg4Cu4 дүртенче эритмәсе әзерләнде, Al, Si, Cu, Mg порошоклары тиешенчә 86 вт%, 6 вт%, 4 вт%, һәм 4 вт%. 1 вт% оксидлаштырылган TiH2 порошогы (һавада 1,5 сәг. 470 ◦С җылылык белән эшкәртү) шартлаучы агент буларак өстәлде, H2 эретү температурасында эретүне киңәйтә. Моннан тыш, углерод җепселләренең 0,5 вт% ныгыту этаплары буларак кертелде. Аерым алганда, күпер вакытында җепсел-алюминий эретү интерфейсында Al4C3 кебек зарарлы реакцияләрне булдырмау өчен, углерод җепселләре электроплатинг ярдәмендә бакыр белән капланган. Электроплатлау процессы Резюмеда тасвирланган.2 нче рәсемэлектролсыз каплау процессы белән алынган бакыр белән капланган углерод җепселләрен күрсәтә. Катлам җепсел өслеген бердәм һәм өзлексез каплый(2 нче рәсем (а) - (б)). Соңыннан, бу тикшеренүдә кулланылган төрле эретелгән композицияләр, югарыда телгә алынган порошокларны Cf белән һәм өч үлчәмле миксерда 3 сәг. Бертөрле катнаш порошок мөһерләнгән куыш эчендә урнаштырылган, аннары салкын һәм кайнар әйләндерү процедуралары.

Салкын әйләнү этаплары куышлыклардан һаваны эффектив рәвештә эвакуациялиләр һәм кисәкчәләр арасындагы интерстиаль киңлекләрне берничә пассажирлар һәм кечкенә депрессияләр аша. Кайнар әйләндерү этабы прекурсорның чагыштырмача тыгызлыкка ирешүен тәэмин итә, панель һәм порошокның бергә деформациясе аркасында, соңрак күбекләү процессын җиңеләйтә. Роллинг процессының җентекле параметрлары Резюмеда тасвирланган. AFS һәм Cf / AFS күбекле прекурсорлар югарыда күрсәтелгән процесс аша алына. Ахырда, күбекле прекурсорлар Cf / AFS һәм AFS үрнәкләрен ясау өчен 620 ◦Ста 15 минутта җылытылды, алар күзәнәк зурлыгын анализлау, микроструктур характеристика һәм компрессив механик үзлекләр сынау өчен кулланылды.

2.3. Характеристика һәм тест ысуллары

2.3.1. Микроструктур характеристика

Cf / AFS һәм AFS микроструктурасы морфологиясе электрон микроскопия (SEM, Zeiss Ultra Plus) кыр эмиссиясен сканерлау белән тикшерелде. Энергия дисперсив спектроскопиясе (EDS) күбекләнгән үрнәкләрнең күзәнәк стеналарында төрле этапларның составын ачыклау өчен кулланылды. Samрнәкләрнең озын бүлекләре электро-агызгыч машина (EDM, DK7745) ярдәмендә күбекләнгән үрнәкләрне кисеп алынган. Моннан соң, үрнәкләрнең озын озынлыклары буяу белән капланган, аннары 800 грит һәм 1500 грит сандугач ярдәмендә комланган һәм парланган. Ахырда, чистартылган үрнәк кисемтәсенең эквивалент күзәнәк диаметрлары (Dmean) рәсем анализы программасы, Image Pro Plus 6.0 ярдәмендә билгеләнде.

1 нче рәсем.Порошок металлургия ысулы белән төрү схемасы.

2 нче рәсем.(A) бакыр белән капланган углерод җепселләренең SEM рәсемнәре, һәм (б) кызыл квадрат белән билгеләнгән төбәкнең зурланган күренешен күрсәтәләр. Рәсемнәр (в) һәм (г) - А ноктасының EDS нәтиҗәләре.

3 нче рәсем.Синхротрон нурланыш экспериментының схематик схемасы.

2.3.2. Синхротрон нурланышында күбекле күзәтүләр

Синхротрон нурланыш экспериментының схематик схемасы сызылган3 нче рәсем. Тикшеренүләр Пекин синхротрон нурланыш корылмасының 4W1A нурында үткәрелде (BSRF, Пекин югары энергия физикасы институты, Кытай Фәннәр академиясе, Китай). Гадәттәге үзләштерү-контраст сурәтләүдән аермалы буларак, бу кәгазь синхротрон нурланыш яктылыгы чыганагы белән фаза-контрастлы сурәтләү куллана. Бу ысул традицион сеңдерү күзаллау өчен эффектив булмаган традицион үзләштерү күзаллауларының чикләрен чишә. Specрнәкләрнең күбекләү процессы рентген нуры юнәлешенә перпендикуляр урнашкан 15 мм 15 мм квадрат тәрәзә белән эшләнгән күбек мич эчендә башкарылды. 3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, үрнәк күләме 15 мм × 15 мм × 2 мм. Ampleрнәк билгеле сандагы керамик табаклардан торган күбекле формага урнаштырылган. Күпчелек процесс дәвамында рентген нурлары аша үтеп, корылма белән бәйләнгән җайланма (КД) камерасы белән төшерелә. Сайланган рентген чыганагы 20 Кев интенсивлыгында эшләде, һәм күбекләү процессын комплекслы күзәтү өчен максималь карау күләме 7,4 мм × 7,4 мм кулланылды.

Әйтергә кирәк, күзәтелгән үрнәкләр әйләнү юнәлешенә дә, тангеналь юнәлешкә дә перпендикуляр рәвештә урнашканнар. 0,5 wt% Cf булган прекурсорлар да, 0,5 wt% Cf булмаганнар да EDM ярдәмендә үрнәкләрнең ике ягыннан да панельләрен чыгардылар. Cf-ның алюминий күбекнең күбекләү үзенчәлекләренә тәэсире тикшерелде. Моннан тыш, төрле композицияле прекурсорлар бер үк җылыту мичендә 620 ◦С температурасында күбекләнделәр.

2.3.3. Кысу механик үзлекләрен сынау

Кысу үрнәкләре 23 мм биеклектә һәм диаметры 20 мм булган цилиндрик үрнәкләргә киселде, һәм һәр юнәлеш зурлык эффектын булдырмас өчен ким дигәндә 10 тулы күзәнәк кертүне тәэмин итте. Квази-статик кысу сынаулары ISO13314–2011 һәм GB / T31930–2015 стандартлары буенча үткәрелде, AG-XPLUS электрон универсаль материал сынау машинасын кулланып, максималь йөк көче 100 КН. Groupәр төркем өчен өч үрнәк сыналды, һәм бу кәгазьдәге компрессив стресс-сызыклар өч сынау үрнәгеннән алынган уртача нәтиҗәләрне күрсәтәләр. Барлык тестлар даими температураны 2 мм / мин (тотрыклы температура 10− 3 s− 1гә туры китереп) күчерү контроле астында үткәрделәр.

4 нче рәсем.Вакыт-эволюцияләнгән синхротрон нурланыш рәсемнәре Cf / AFS күбекләү процессының: а) 380 ◦С моментында атланмаган прекурсор; б) - в) прекурсор эрү вакытында элемент бакырны һәм II типтагы нуклеяцияне таркату; г) - (g) гетероген нуклеяция һәм күперләрнең үсеш процесслары; һәм (з) - (i) күбекләр кушылу һәм ярылу.

3. Нәтиҗә һәм фикер алышу

3.1. Синхротрон нурлары астында ситу күбекләү тәртибендә

3.1.1. Cf / AFS күбек эволюциясе

4 нче рәсемCf / AFSның күбекләү процессын сурәтләгән синхротрон нурланыш рәсемнәре сериясен күрсәтә. Cf / AFSның оригиналь рәсемнәре(4 нче рәсем (а))матрица 380 ◦С каты хәлдә булганда кулга алынган, һәм бу вакыт t0 итеп куелган. Прекурсордагы башка компонентлар белән чагыштырганда, Cf күпчелек соры алюминийга бай матрицада кара булып күренә. Моны җепсел өслегендәге югары бакыр эчтәлеге белән күрсәтергә мөмкин2 нче рәсем (в) - (г), прекурсорның башка компонентлары белән чагыштырганда иң зур чагыштырма атом массасына ия. Алай гына да түгел, Cf-ның күпчелеге таралу һәм аерым булу, күзәтелгәнчә, бергә тупланган түгел.4 нче рәсем.. Бу Cf-ның 0,5 вт% кушылуы белән, 3 сәг.

T0 + 194-нче елларда (күренгәнчә)4 нче рәсем (б)), соры алюминий матрицада (кызыл ук белән билгеләнгән) диаметры 90 ммнан 180 мм га кадәр булган шактый күп ак, сферик диярлек. Күперләр саны 46 с эчендә артуны дәвам итте, күрсәтелгәнчә4 нче рәсем.. Моннан тыш, матрицада тагын бер игътибарга лаек үзгәреш - кайбер кечкенә күбекләр Cf өслегендә Cu эремәләре башлану белән барлыкка киләләр (кызыл нокта белән билгеләнгән). Бу күренеш, мөгаен, бакыр булган порошок компактында булган II типтагы нуклеация белән бәйле. Ку кушылуы эретмәләрнең эрү температурасын сизелерлек киметә. Бу җылыту процессында бакыр порошогы булган порошок прекурсорындагы аерым порошок кисәкчәләре тирәсендә локальләштерелгән эретүгә китерә, түбән температурада күп күләмдә Al - Si - Mg - Cu дүртенче эвтектик эретү барлыкка китерә. Дүртенче эйтектик эретү бассейны эретмәдә зәгыйфь төбәк булырга һәм нуклеяциягә күбрәк ия. Нәтиҗәдә, күбекләр нуклеяцияләнергә һәм җепсел өслегендәге бакыр белән капланган булырга мөмкин. Моннан тыш, бу вакытта матрицада аз сыек фракция TiH2 таркалуыннан газларның алюминий матрицада җиңел туплануына китерә. II типтагы нуклеяция тупланган газны аз сыек фракция матрицасын аерырга мәҗбүр итә һәм сыеклык аша ярыклар тарата, нәтиҗәдә водород күләмен югалта.

4 нче рәсем.күбекләр башта нуклеатны күрсәтә һәм матрица тулысынча эреп беткәндә Cf өлкәсендә үсә, һәм күпер урыннары юкка чыккан бакыр белән капланган катламга туры килә (кызыл нокта белән билгеләнгән). Икенчел этапларның кушылуы гетероген нуклеяция мәйданнарының санын арттыра, шуның белән эретелгән эретү эчендә яңа күбекләр барлыкка килү өчен энергия киртәсен киметә. Шул ук вакытта, нуклеяция тизлеге берәмлек күләменә гомуми гетероген нуклеация өлкәсе белән бәйле. Димәк, күбекләр башта углерод җепселләре урнашкан урыннарда нуклеяцияләнә һәм углерод җепселенең озынлыгы буенча киңәя. Эретелгән фракциянең тагын да артуы белән күп санлы яңа күбекләр барлыкка килүен дәвам итәләрРәсем 4 (e) –4 (g). Ләкин, локальләштерелгән кушылу һәм күперләрнең ярылу тизлеге әкрен бара, бу күбекләрнең югары тотрыклылыкка ия ​​булуын күрсәтә. T0 + 426-ларда күбекләр саны сизелерлек арта, һәм

прекурсор күләме зур киңәюне күрсәтә(4 нче рәсем). Моннан тыш, күпчелек күпернең кушылуы (кызыл ук белән билгеләнгән), анда кечкенә күбекләр Оствальд җитлеккәнлеге аркасында зурраклар үзләштерәләр, металл күбекләр эволюциясе вакытында котылгысыз процесс [40]. Бу җитлеккәнлек күренеше шулай ук ​​аз санлы зур һәм тәртипсез күбекләр барлыкка килүгә китерә (кызыл ук белән билгеләнгән4 нче рәсем (i)).

5 нче рәсем.Төрле этапларда AFSның күбекләү процессының вакыт-эволюция образлары: а) 380 ◦С м0 моментында эретелмәгән прекурсор; б) прекурсор эрү вакытында элемент бакыр һәм II типтагы нуклеяцияне таркату; в) күперләрнең нуклеяциясе һәм үсеш процесслары. һәм (г) - (е) ​​күбекләр кушылу һәм ярылу.

3.1.2. AFS күбек эволюциясе

5 нче рәсемдә синхротрон нурланыш рәсемнәре күрсәтелә, AFSның күбекләү процессын күрсәтә. Cf / AFS шикелле, синхротрон нурланыш эзлеклелеге өчен башлангыч рәсем AFS каты этапта 380 ◦C булганда алынган (кара5 нче рәсем.). Матрица каты температурадан җылытылганда, кечкенә ак күбекләр күренеп тора5 нче рәсем (б) һәм (в), TiH2 таркалуы һәм Ку бай төбәгендә II типтагы нуклеяция барлыкка килү нәтиҗәсендә. Шулай да, барлыкка килгән күбекләр саны һәм аларның таралу тыгызлыгы5 нче рәсем.белән чагыштырганда сизелерлек түбән4 нче рәсем.. Бу Cf / AFS нуклеяция вакытында газны иртә чыгару өчен күбрәк каналлар тәкъдим итә, аз сыек фракция белән алюминий матрицада ярыкларның артык күп булуын булдырмый.

AFS нуклеяция мәйданнарының саны азрак һәм Cf / AFS белән чагыштырганда аномаль күпернең үсү ихтималы зуррак.5 нче рәсем (г) - (ф). AFS күбекләренең эволюциясе тәртипсез, һәм аларның зурлыклары микрометр зурлыгында һәм гадәти булмаган миллиметр зурлыгында (кызыл ук белән билгеләнгән) бергә яшәве аркасында киң үзгәрүләр күрсәтәләр. Моннан тыш, бу тотрыксызлык һәм эре нуклеация процессы вакытында бертөрле булмаганлык AFS һәм Cf / AFS арасындагы соңгы күзәнәк структурасында һәм механик үзлекләрендә зур аермаларга китерергә мөмкин.

3.2. Макроструктур анализ

AFS һәм Cf / AFS арасында макроскопик күзәнәк морфологиясенең һәм күзәнәк диаметрының аермаларын тикшерү өчен, лаборатория шартларында ике минут 620 ◦С температурасында 15 минут эчендә әзерләнде. AFS һәм Cf / AFSның макроструктуралары һәм күзәнәк зурлыгы бүленеше күрсәтелгән6 нчы рәсем. Ике сандвич структурасы үрнәкләренең вертикаль бүлекләрен чагыштыру шуны күрсәтә: Cf / AFS күбекләренең нечкә күзәнәкләре һәм күзәнәкләрнең ярылуы яки кушылуы кебек кимчелекләре бар (карагыз)6 нчы рәсем.). Киресенчә, күрсәтелгәнчә6 нчы рәсем., AFS гадәти булмаган зур күзәнәкләр булганда начар күзәнәк тигезлеген күрсәтә. Шул ук вакытта, AFS һәм Cf / AFS өчен эквивалент күзәнәк диаметры тиешенчә 2,9 ± 0,2 мм һәм 1,9 ± 0,1 мм булган, бу күзәнәк диаметры Cf кушылуы белән тагын да чистартылганын күрсәтә (кара6 нчы рәсем (в) һәм (г)).

Чокыр структурасы эволюциясе ике көндәшлек механизмы тәэсирендә: TiH2 таркалуы һәм күбекнең кушылуы һәм ярылуы. TiH2 таркалуы нуклеяция, порошительлек һәм киңәю тизлеген арттыруга ярдәм итә, күпчелекнең кушылуы һәм ярылуы күзәнәкләр санын киметә һәм күзәнәкләр диаметрын арттыра. Күпчелекне берләштерү һәм ярылу вакыйгаларын киметү яхшырак кәрәзле структура алырга ярдәм итә. Димәк, күбекнең югары тотрыклылыгы күбекләү процессында күзәнәк структурасының бер тигезлеген саклап калу өчен кирәк. Cf / AFS өчен, Cf кушылуы алюминий эретү белән җепселләрнең дымлылыгын яхшырта. Эретелгән күбекләү ысулы белән әзерләнгән Cf ныгытылган алюминий күбек [44] шикелле, Cf кушылуы күзәнәк стенасының ярылуыннан һәм агломерациянең кимүеннән алюминий күбекне тотрыклыландыра. Шул ук вакытта, Cf күзәнәк стенасында челтәргә охшаган структура булдыра ала, ул аеру көче тудыра һәм күперләрнең ярылуына комачаулый, шулай итеп, күзәнәк структурасын, күбек тотрыклылыгын һәм күзәнәк таратуның бердәмлеген яхшырта.

3.3. Микроструктур характеристика

7 нче рәсем.AFS белән күбекләнгәннән соң күзәнәк стенасының микроструктурасын күрсәтә. AlSi6Cu4Mg4 эретелгән күбекләр өчен хәбәр ителгәнчә, Al - Si, Mg2Si, Al2Cu, һәм Al5Cu2Mg8Si6 эвектик эретмәсе бар, бу EDS анализыннан алынган нәтиҗәләргә туры килә.Рәсем 7 (б). Бу ватык этаплар алюминий күбекнең механик үзлекләрен киметәләр, диварны зәгыйфьләндерәләр яки деформация вакытында ярыклар чыганагы булып торалар. Шуңа күрә, ныгыту этапларын өстәп, күзәнәк стенаның механик үзлекләрен арттыру - тормышка ашыру һәм эффектив стратегия.

Cf / AFS өчен моны күзәтергә мөмкинРәсем 7 (в) һәм (г)Cf күзәнәк стенасы эчендә яки күзәнәк стенасы читендә таралган, бу Cf алюминий эретү белән искиткеч дымлы булуын күрсәтә. Моннан тыш, ул сизелерлек (карагыз7 нче рәсем.) җепселләр һәм алюминий эретү арасындагы интерфейста аз күләмле Al2Cu фазасы барлыкка килә. Бу күренеш җепселләр һәм матрица арасында нык бәйләнешкә ирешергә ярдәм итә. Бу диффузия реакциясенең барышын интуитив рәвештә күзәтергә мөмкин4 нче рәсем (а) - (в). Игътибар итегез, явым-төшемле этап углерод җепселләрен тулысынча әйләндерми, һәм бу таратуның торышы һәм күләме Cf / AFS өчен файдалы. Lv һәм башкаларны өйрәнүгә нигезләнеп, Cf ныгытылган алюминий матрица композицион материалларында, тиешле күләмдә явым-төшем фазасы интерфейсара бәйләнеш көченә тәэсир итә һәм көйли алуы күрсәтелде.

6 нчы рәсем.Вәкиллек үрнәгенең вертикаль бүлекләре (а) AFS һәм (b) Cf / AFS. (A) һәм (b) га туры килгән диаметр диаметры (c) һәм (d) белән туры килә. (C) һәм (d) каты өзлексез сызык бүрәнә-нормаль фитны күрсәтә. Регрессия (R2) туры килү яхшылыгын күрсәтә.

7 нче рәсем.SEM рәсемнәре (а) һәм (б) туры килгән микросруктураларны күрсәтәләр6 нчы рәсема) AFS һәм6 нчы рәсемб) Cf / AFS, тиешенчә,7 нче рәсемб) һәм (г) локальләштерелгән зурлауларны күрсәтәләр7 нче рәсема) һәм (в) тиешенчә.

3.4. Al - Si - Mg - Cu күбекне тотрыклыландыручы механизм

Aboveгарыда күрсәтелгән анализга нигезләнеп, Cf / AFS һәм AFS өчен күбек механизмының схематик чагылышы ясала.8 нче рәсем. Cf / AFS һәм AFS арасында нуклеация этабында, күпернең үсүендә, кушылу этабында, әкренләп ныгыту этабында зур аермалар.8 нче рәсем (а) һәм (б).

8 нче рәсем.Cf / AFS һәм AFS күбекләү тәртибенең схематик схемасы: а) Cf / AFS; һәм (б) AFS.

AlSi6Cu4Mg4 эретелгән күбекләрнең нуклеяция этабында күбекләр TiH2 кисәкчәләре урнашкан урында нуклеат түгел, бакыр кисәкчәләрен әйләндереп алган сыек дүртенче эутектик эчендә нуклеяцияләнәләр. Прекурсорның иң зәгыйфь төбәгендә бу төр нуклеяция (II типтагы нуклеяция) TiH2 таркалуы белән чыгарылган газлар өчен күбрәк качу каналлары бирә, газлар тупланмасын һәм алюминий эретүдә ярыклар таралуга китерә. Бакыр белән капланган углерод җепселләренең кушылуы, күрәсең, H2 чыгару өчен күбрәк каналлар тудыра. Ләкин, алюминий эретүнең бу этапта җитәрлек сыек фракциясе булмаганлыктан, мондый кечкенә пычракларның үсүен дәвам итәр өчен җитәрлек H2 чыганагы булу кыен. Нәтиҗәдә, температура күтәрелү белән бу кечкенә күбекләр эретү эчендә ярылалар. Прекурсор тулысынча эреп беткәч, TiH2-нең көчле дегидроизация реакциясеннән чыгарылган H2 нуклеяцияләнәчәк һәм нуклеяция ноктасы нигезендә тиз үсәчәк. Cf күперләр тудыру өчен күп санлы гетероген нуклеяция мәйданнарын тәкъдим итә, алар нуклеяция темпларын шактый арттыралар. Шул ук вакытта, Cf булуы төп күперләрнең контактына һәм кушылуына эффектив комачаулый һәм аномаль зур күбекләр барлыкка килүдән саклый.

Күпчелекләрнең үсү һәм кушылу этабында Cf кушылуы күбекнең тотрыклылыгын сизелерлек яхшырта. Сәбәбе - Cf һәм алюминий эретүнең яхшы дымлылыгы бар, һәм җепселләр челтәр структурасын формалаштыру өчен ике газ-сыек интерфейс арасында җиңел тозакка эләгәләр (күрсәтелгәнчә)Рәсем 7 (в)). Сыек пленка нечкә булганлыктан, җепселләр плато чикләреннән сорауга каршы тору өчен аергыч басым ясарга мөмкин, шулай итеп сыек пленканың ярылуына юл куймый. Шулай итеп, Cf / AFS AFS белән чагыштырганда озынрак күбек вакыты кирәк, күберәк эволюция вакытында күзәнәк структурасының бердәмлеген саклый алган югары тотрыклылык.

Акрын катыләштерү этабында Cf / AFSдагы күбекләр үсми һәм җепселләр күзәнәк стенасына урнаштырыла (кызыл нокта белән билгеләнгән). Ersепселләрнең бу тотылуы Оствальд өлгергәндә күренгәнчә, кечкенә күбекләрнең зуррак үзләштерүенә комачаулый, һәм каты киңәю аркасында күзәнәк стенасының ярылуын тыя. Нәтиҗәдә, Cf / AFS бертөрле күзәнәк структурасын һәм AFS белән чагыштырганда азрак күзәнәк җитешсезлекләрен күрсәтә.

3.5. Механик үзлекләр

Cf / AFS һәм AFS өчен бер үк күзәнәкле (83,2% һәм 81,4%) өчен кысылган стресс-стресс сызыклары күрсәтелгән.9 нчы рәсем.. Компрессив стресс-сызу сызыгы сызыклы эластик өлкәне, плато өлкәсен һәм тыгызлык өлкәсен үз эченә алган үзенчәлекле характеристика күрсәтә. AFS һәм Cf / AFSның кысу уңышы тиешенчә 8,44 MPa һәм 11,87 MPa иде. Cf / AFSның кысу уңышы AFS белән чагыштырганда 40,6% ка артты. Шул ук вакытта, Cf / AFSның энергия үзләштерү сыйфаты AFSныкыннан яхшырак, күрсәтелгәнчә.9 нчы рәсем.. AFS һәм Cf / AFSның энергия үзләштерү куәтләре тиешенчә 3,3 MJ / m3 һәм 6.1 MJ / m3. Cf / AFSның энергия үзләштерү сыйфаты AFS белән чагыштырганда 84,8% яхшыра.

9 нчы рәсем.Cf / AFS һәм AFSның компрессив стресс-поезд сызыклары һәм энергия үзләштерү сыйдырышлыгы: а) кысу стресс-поезд сызыклары; б) энергияне үзләштерү сыйдырышлыгы.

Cf кушылуы күбек үзәгенең механик үзлекләрен сизелерлек арттырды. Билгеле булганча, механик үзлекләралюминий күбеккүзәнәк структурасы һәм струт механик үзлекләре белән тыгыз бәйләнгән. Макроструктур анализ күрсәткәнчә, Cf кушылуы күзәнәк күләмен чистарткан, күзәнәк бүленешен яхшырткан һәм күзәнәк җитешсезлекләрен киметкән. Сасикумар һ.б. табышмакларына охшаган. һәм Янгетал. Кечкенә күзәнәк диаметры һәм тар күзәнәк тарату кысу көчен һәм энергияне үзләштерү эффективлыгын күтәрү өчен файдалы. Моннан тыш, микроструктураның күбекнең механик үзлекләренә тәэсире, нигездә, күбекнең диварларына урнаштырылган Cf белән бәйле. Алюминий матрицада углерод җепселләренең бакыр белән капланган диффузиясе һәм таркалуы җепселләр һәм алюминий матрицалар арасында ныграк интерфейсара бәйләнешкә ирешә ала, бу йөк күчерүгә ярдәм итә. Чокыр диварына салынган югары модульле углерод җепселләре кысу йөге астында күзәнәк стенасының деформациясен чикләргә һәм йөк күтәрү сыйфатын яхшыртырга мөмкин. Бу факторларның барысы да AFS белән чагыштырганда югары уңыш көченә һәм энергия үзләштерү сәләтенә ирешү өчен Cf / AFS-ны хуплый.

4. Йомгаклау

Cf / AFS һәм AFS бу эштә порошок металлургия ысулы белән әзерләнгән. Cf / AFS һәм AFSның күбекләнү тәртибе динамик рәвештә синхротрон нурланыш аша күзәтелде

Cf-ның күпчелек нуклеяциясенә һәм үсешенә тәэсирен тикшерү. Моннан тыш, Cf күзәнәк морфологиясендә, күзәнәкләр таратуда, алюминий күбекләрнең кысылу үзлекләрендә җентекләп анализланган. Төп нәтиҗәләр түбәндәгечә:

(1) Ситу күзәтүләрендә синхротрон нурланыш шуны күрсәтә: Cf / AFS һәм AFS күбекләү процесслары өч төрле этапны күрсәтәләр: күпер нуклеяциясе, күпернең үсүе һәм кушылуы, һәм катылану.

AFS белән чагыштырганда, Cf / AFSның күбекләү процессы югары тотрыклылыкны һәм күпер бердәмлеген күрсәтә. AFS күзәнәк эволюциясе процессында гадәти булмаган зур һәм тупас күзәнәкләр формалаштырырга ешрак карый. Өстәвенә, тигезсезлек Cf-ның гетероген нуклеяция эффектына бәйле, ул күпер стенасының ярылуына комачаулый һәм нуклеяция тизлеген арттырганда берләшүне киметә.

(2) 0,5 вт% Cf кушылу эквивалент күзәнәк диаметрын 2,9 ± 0,2 ммнан 1,9 ± 0,1 ммга кадәр чистарта, тупас күзәнәк җитешсезлекләрен сизелерлек киметә. Шул ук вакытта, микросруктура Cf-ның яхшы дымлылыгын күрсәтә, ул күзәнәк стенасы һәм газ каты интерфейсы буенча таратыла, шуның белән күбекнең тотрыклылыгын арттыра.

(3) AFS белән чагыштырганда, Cf / AFSның компрессив уңыш көче һәм энергия үзләштерү сыйфаты якынча 40,6% һәм 84,8% ка артты. Бу тикшеренү нәтиҗәләре металлургия бәйләнеш интерфейслары белән алюминий күбек сандвич панельләрен ныгыту өчен идеялар бирә ала, алар автомобиль һәм аэрокосмик сәнәгать өлкәсендә инженерлык кушымталары өчен потенциалга ия.

Тикшеренү һәм технология материаллары журналыннан мәкалә