Išanalizuoti vario lydinių medžiagų stiprinimo būdus
Dažniausiai naudojami vario ir vario lydinių stiprinimo metodai: deformacijos stiprinimas, smulkiagrūdis stiprinimas, kieto tirpalo stiprinimas, senėjimo kritulių (kritulių) stiprinimas, dispersinis stiprinimas, kompozicinės medžiagos stiprinimas ir mikroelementų pridėjimas.
1. Deformacijų stiprinimas
Deformacijos stiprinimas yra skirtas pagerinti vario lydinio stiprumą ir kietumą plastinės deformacijos būdu. Tai vienas iš dažniausiai naudojamų vario lydinio stiprinimo būdų. Kadangi šalto apdirbimo metu susidarę kristalų defektai turi mažai įtakos medžiagos laidumui, šis stiprinimo būdas pagerina stiprumą, o lydinys išlieka labai laidus. Deformacijos stiprinimo ypatybė yra ta, kad didėjant medžiagos stiprumui, jos plastiškumas greitai mažėja, o dėl dislokacijos tankio padidėjimo šiek tiek sumažės ir elektrinis laidumas. Be to, pakilus eksploatacinei temperatūrai, medžiaga bus atkurta ir perkristalizuojama bei suminkštėja, o stiprinimas vienkartine deformacija gali tik ribotai padidinti lydinio stiprumą, todėl dažnai naudojamas kartu su kitais stiprinimo būdais.
2. Smulkaus grūdo stiprinimas
Smulkių grūdelių stiprinimas – tai greito kietėjimo priemonių arba terminio apdorojimo metodų naudojimas, norint gauti smulkius grūdelius liejimo metu. Taip pat galima pridėti tam tikrų lydinio mikroelementų grūdams patobulinti. Sumažėja grūdelių dydis, padidėja lydinio stiprumas ir tai mažai veikia lydinio elektrinį laidumą. Todėl smulkiagrūdis stiprinimas tapo vienu iš pagrindinių vario lydinių stiprinimo būdų. Išskirtinis smulkiagrūdžio sutvirtinimo pranašumas yra tas, kad jis gali pagerinti medžiagos plastiškumą ir kartu pagerinti medžiagos stiprumą. Taip yra todėl, kad po grūdelių rafinavimo įtempių koncentraciją, kurią sukelia dislokacijos kaupimasis prie grūdelių ribos, kai medžiaga deformuojama, galima efektyviai sumažinti, atitolinant plyšių atsiradimą, ir galima pasiekti didesnį deformacijos kiekį iki medžiagos lūžimo. Dėl šio pranašumo grūdų rafinavimas yra plačiai naudojamas.
3. Kieto tirpalo stiprinimas
Reiškinys, kai padidėja metalo stiprumas ir kietumas, įtraukiant tam tikrus tirpiuosius elementus, kad susidarytų kietas tirpalas, vadinamas kietojo tirpalo stiprinimu. Kietojo tirpalo stiprinimas atsiranda todėl, kad ištirpusių medžiagų atomai iškraipo tirpiklio metalo kristalinę gardelę, taip padidindami atsparumą dislokacijos judėjimui. Praktika įrodė, kad tinkamai kontroliuojant tirpių medžiagų kiekį kietame tirpale galima žymiai pagerinti medžiagos stiprumą ir kietumą, kartu išlaikant gerą plastiškumą ir kietumą. Pavyzdžiui: į varį pridėjus 19 % nikelio, lydinio kietumas gali padidėti nuo 220MPa iki 380–400 MPa, o kietumas – nuo HB44 iki HB70, o plastiškumas išlieka ψ=50%. Jei varis pasiektų tokį patį stiprinimo efektą kitomis priemonėmis (pavyzdžiui, kietinant darbe šaltosios deformacijos metu), jo plastiškumas būtų beveik visiškai prarastas. Stiprinimas kietajame tirpale yra stiprinimo metodas, kuris naudoja sąveiką tarp tirpių atomų ir judančių dislokacijų kietame tirpale, kad padidėtų srauto įtempis. Pridedant atitinkamą kiekį legiruojančių elementų į pagrindą, kad susidarytų kietas tirpalas, lydinio stiprumas paprastai pagerės. Pagal Mott-Nabbaro teoriją, ploniems kietiems tirpalams takumo ribos pokytis su tirpių elementų koncentracija gali būti išreikštas taip: б=бo+kCm. Formulėje б yra lydinio takumo riba; бo – gryno metalo takumo riba; C – ištirpusios medžiagos atominės masės koncentracija; k ir m yra konstantos, nulemtos matricos ir lydinio elementų savybių, kur m reikšmė yra nuo 0,5 iki 1.
4. Senėjimo kritulių (kritulių) stiprinimas
Pagrindinis senėjimo kritulių stiprinimo principas yra į varį pridėti legiruojančių elementų, kurių tirpumas kietose medžiagose kambario temperatūroje yra labai mažas, o aukštoje temperatūroje – didelis. Apdorojant aukštos temperatūros kietu tirpalu, legiravimo elementai sudaro persotintą kietą pagrindo tirpalą. Tai Stiprumas yra geresnis, palyginti su grynu variu. Tada senstant, persotintas kietas tirpalas suyra, lydinio elementai nusėda tam tikra forma ir pasiskirsto bei pasiskirsto bazėje, kad susidarytų kritulių fazė. Nusodinta fazė gali veiksmingai užkirsti kelią grūdų ribų judėjimui ir dislokacijai, taip žymiai pagerindama lydinio stiprumą. Legiravimo elementai, kurie sustiprina kritulius, turi atitikti šias dvi sąlygas: pirma, kietojo kietojo tirpumo varyje esant aukštai ir žemai temperatūrai yra gana skirtingas, kad senstant būtų galima pagaminti pakankamai stiprinimo fazių; antra, kietasis tirpumas varyje kambario temperatūroje labai skiriasi. Tirpumas yra labai mažas, kad būtų užtikrintas didelis matricos laidumas. Stiprinimas krituliais yra plačiausiai naudojamas stiprinimo metodas didelio stiprumo, didelio laidumo vario lydiniuose. Vario lydiniuose, kad būtų sukurtas senėjimo kritulių stiprinimo efektas, pridedami elementai: Ti, Co, P, Ni, Si, Mg, Cr, Zr, Be, Fe ir kt. Didžiausias senėjimo kritulių stiprinimo privalumas yra tas, kad jis pagerina medžiagos stiprumą ir sumažina žalą elektros laidumui.
5. Difuzijos stiprinimas
Dispersinis stiprinimas – tai medžiaga, paruošta miltelinės metalurgijos ir kitais metodais, visiškai sumaišius tam tikros formos ir dydžio dispersiją stiprinančios fazės miltelius su vario milteliais. Antrosios fazės dalelės (Al2O3, ThO2, Zro2 ir kt.) yra išsklaidytos ir pasiskirsto vario matricoje, o dėl dispersiją stiprinančio poveikio pagerėja vario lydinio stiprumas. Šis metodas turi mažai įtakos vario elektriniam ir šilumos laidumui, tuo pačiu pagerindamas stiprumą. Norint gauti dispersiškai paskirstytas antrosios fazės daleles vario matricoje, galima manyti, kad antrosios fazės dalelės pridedamos prie vario matricos arba disperguotai paskirstytos antrosios fazės dalelės susidaro in situ vario matricoje tam tikru procesu. Konkretūs metodai yra: mechaninis maišymo metodas, bendro nusodinimo metodas, vidinės oksidacijos metodas, atvirkštinis gelio nusodinimo metodas, elektrolitinis nusodinimo metodas ir kt. Pagrindiniai dispersijos stiprinimo mechanizmai yra Olowan mechanizmas ir Ansel-Lenier mechanizmas.
(1) Orowan mechanizmas. Plastinės deformacijos metu dislokacijos linija negali tiesiogiai perpjauti antrosios fazės dalelės, tačiau veikiant išorinei jėgai, dislokacijos linija gali susilenkti aplink antrosios fazės dalelę, o galiausiai aplink antrosios fazės dalelę paliekamas dislokacijos žiedas ir užleidžia vietą. . Neteisingas perdavimas. Dislokacijų lenkimas padidins gardelės iškraipymo energiją dislokacijos paveiktoje zonoje, o tai padidina atsparumą dislokacijos linijų judėjimui ir padidina atsparumą slydimui.
(2) (2) Ansel-Lenier mechanizmas. GS Ansell ir kt. pasiūlė kitą dislokacijos modelį, skirtą dispersiškai sustiprintų lydinių išeigai. Kaip išeigos kriterijų jie naudojo išsklaidytų antrosios fazės dalelių lūžį dėl dislokacijos kaupimosi. Kai dalelių šlyties įtempis yra lygus išsklaidytų dalelių lūžimo įtempiui, dispersija sustiprintas lydinys išeina.
6. Fiber in situ kompozito armatūra
Šis metodas daugiausia susijęs su legiruojančių elementų (Cr, Fe, V, Nb ir kt.) pridėjimu į varį, kad būtų gautas dviejų fazių kompleksas. Elementų perteklius sukietėjusiame lydinyje yra vienos fazės ir dendritinės struktūros pavidalu. Po to lydinys ištempiamas su didele deformacija, todėl lydinio elementų dendritinė struktūra virsta pluoštine. Pluoštų buvimas padidina atsparumą išnirimo judėjimui ir taip sustiprina medžiagą.
7. Pridėkite mikroelementų
Kai kurių mikroelementų pridėjimas prie pagrindo lydinio gali ne tik sustiprinti lydinį, bet ir yra veiksminga priemonė kuriant atsparias korozijai medžiagas. Kai kurie iš šių mikroelementų stiprina lydinį, sudarydami išsklaidytas fazes, o kai kurie išvalydami matricos struktūrą, tačiau nė vienas iš jų reikšmingai nesumažina jo atsparumo korozijai, taip pagerindamas bendrą lydinio veikimą.
