Magniyli Shikastlanishdagi Sirtning Uzilishga Chidamliligini Oshirish

Qisqacha

Magniydan oltinlotirilgan qotishmalarda polzuchestlikka chidamlilik — bu yuqori haroratlarda doimiy mexanik kuchlanish ostida sekin deformatsiyalanishga qarshilik ko'rsatish materialning muhim xususiyatidir. Bu xususiyat avtomobil quvvat uzatish qismlari kabi qattiq muhitda foydalanish uchun asosiy cheklov bo'lib xizmat qiladi. U ikkita asosiy usul bilan sezilarli darajada yaxshilanadi: Gadoliniy (Gd), Strontsiy (Sr) va boshqa noyob yer elementlari kabi alohida qotishma komponentlarini maqsadli qo'shish hamda don chegaralarida termik barqaror, o'zaro bog'langan birikmalar hosil qilish uchun qotishmaning mikrotuzilmalarini aniq nazorat qilish.

Oltinlotirilgan Magniy Qotishmalarida Polzuchestlikning Asoslari

Siyqilish — materialning suyuqlanish haroratining taxminan yarmidan yuqori bo'lgan haroratlarda doimiy yuklama yoki kuchlanish ostida qattiq moddaning vaqtga bog'liq deformatsiyasi hisoblanadi. Zichligi past bo'lgani uchun qadrlanadigan magniy (Mg) qotishmalari uchun bu hodisa muhandislik sohasida katta qiyinchilik tug'diradi. Siyqilishga chidamsizlik dvigatel korpuslari, uzatish qutilari va ishlov berish harorati 150°C dan oshib ketadigan boshqa kuchlanish tizimi qismlari kabi issiqlik va mexanik yuklamalarga nisbatan o'lchamdagi barqarorlikni saqlash talab etiladigan komponentlarning qo'llanilishini cheklaydi.

Metallarda polzunlikni keltirib chiqaruvchi mexanizmlar murakkab bo'lib, kristall tuzilmadagi dislokatsiyalarning harakati va don chegaralarining siljishidan iborat. Harorat oshgan sari bu atom darajasidagi harakatlar yanada jadalroq kechadi, natijada komponentning asta-sekin cho'zilishi, shaklini o'zgartirishi va oxir-oqibat ishdan chiqishi kuzatiladi. Magniyning o'ziga xos kristall tuzilishi uni xususan aluminiy yoki po'latga nisbatan o'xshash gomologik haroratlarda polzunlikka e'tiborsiz qarashga moyillantiradi. Yuqori haroratdagi ishlashda bunday noqulaylik tadqiqotchilar doimiy ravishada bartaraf etish uchun ishlayotgan yaxshi tanilgan kamchilikdir.

Cho'zilish va siqilish kripligining farqlarini tushunish komponentlarni ishlab chiqarishda ham muhim ahamiyatga ega. Kuchlanish xususiyatiga qaramay, quyidagi qotishma turlicha reaksiya berishi mumkin bo'lib, uning foydalanish muddati va vayron bo'lish usuliga ta'sir qiladi. Shu sababli, yuqori kripga chidamli qotishmalar yaratish nafaqat akademik mashg'ulot emas; balki xavfsizlik yoki duranglikka zarar yetkazmasdan yonilg'i samaradorligini oshirish va chiqindilarni kamaytirish uchun kurashayotgan sanoatda yengil magniydan foydalanishni kengaytirish uchun zarurdir.

Kripga chidamlilikni oshirishdagi qotishma elementlarining roli

Magniy qotishmasi quyilgan splastlarning sirpanishga chidamliligini oshirishning eng samarali usuli — metallurgik dizayn, ayniqsa ehtimol tanlangan qotishma elementlarini kiritish orqali amalga oshiriladi. Bu qo'shimchalar yangi fazalarni hosil qilish va yuqori haroratlarda deformatsiyaga qarshi mikrotuzilmni mustahkamlash orqali qotishmaning asosiy xususiyatlarini o'zgartiradi. Turli elementlar turli mexanizmlar orqali buni amalga oshiradi, shu sababli ham alohida sohalarga qarab qotishma tarkibini tanlash juda muhim hisoblanadi.

Gadoliniy (Gd) kabi noyob yer elementlari (RE) siqilish chidamliligini yaxshilash qobiliyati bilan ajralib turadi. Ular magniy asosida termik barqaror cho'kma fazalarining shakllanishiga hamda don chegaralari boyicha hissa qo'shadi. Bu cho'kmalar dislokatsiya harakatiga kuchli to'siq bo'lib, mikrostrukturani mustahkamlangan holda ushlab turadi. Masalan, die-kast Mg-RE-Gd-Mn-Al quyidagi splav juda past barqaror holatdagi siqilish tezligiga erishgan bo'lib, ushbu kombinatsiyaning kuchli ta'sirini namoyon etdi.

Boshqa elementlar ham muhim rol o'ynaydi. Strontiy (Sr) ayniqsa Mg-Al tizimlarida, 150°C va 175°C kabi haroratlarda taniqli Mg-Al-RE qotishmalari bilan raqobat qilish yoki ularni superiort bo'lishi uchun siqilishga chidamlilikda katta yaxshilanishlarni ta'minlaydigan ekan. Mg-Gd asosidagi qotishmalarga nisbatan kam miqdordagi rux (Zn) qo'shilishi yangi, murakkab Zn-li cho'kma fazalarini hosil qilish orqali mikrostrukturaviy barqarorlikni yanada oshiradi. Aksincha, Alyuminiy (Al) magniyda keng tarqalgan qotishma elementi bo'lsada, ko'p yuqori samarali, siqilishga chidamli og'irlik tashqi qotishmalar maxsus ravishda alyuminiysiz bo'ladi va ular zirkoniy kabi elementlardan donlarni maydalash va mustahkamlash uchun foydalanadi.

Ushbu asosiy elementlarning ta'sirini xulosa qilish uchun quyidagi jadval ularning umumiy ta'sirini ko'rsatadi:

Mikrotuzilmaning polzuchest xususiyatlariga ta'siri

Qotishma tarkibi asosni yaratayotgan bo'lsada, materialning yakuniy mikrotuzilmasi uning amaliy kriplash (seryilish) ishlashini belgilaydi. Donalar hajmi, shakli va taqsimoti hamda ularning chegaralaridagi fazalarning xususiyati muhim omillardir. Yuqori darajadagi kriplashga chidamlilik uchun maqsad issiqlik va mexanik kuchlanish ostida o'zgarishga chidamli, o'ziga xos barqaror mikrotuzilmani yaratishdir. Ideal tuzilma kriplash deformatsiyaning asosiy mexanizmlari bo'lgan dislokatsiya harakatini va don chegarasining siljishini samarali ravishda to'sib turadi.

Tadqiqotlar doimiy ravishda don chegaralarida (GBs) termik barqaror va o'zaro bog'langan birikmalar hosil bo'lishi — materialni mustahkamlashning asosiy strategiyasi ekanligini ko'rsatadi. Bu birikmalar materialning hamma joyiga tarqoq mustahkamlovchi tarmoqqa o'xshaydi, donlarni o'z o'rnida blokirovka qiladi va yuqori haroratlarda ularning bir-biri ustidan siljishini oldini oladi. Mikrostruktura hamda kreyepga chidamlilik o'rtasidagi bog'liqlik ayniqsa die-kast magniy-nodir yer metallari qotishmalarida aniq namoyon bo'ladi, bunda fazalarning maxsus tartibi materialning mustahkamligini belgilaydi.

Biroq, shablonli quyish jarayoniga xos tezkor sovutilish ko'pincha bashashlang'ich mikrotuzilmaning noaniqligiga olib keladi, bu esa bashashlashning bashashlanishini bashashlashga zararli ta'sir qilishi mumkin. Bu notekislik bashashlash boshlanadigan joylarda mahalliy zaif nuqtalarni yaratadi. Bashashlashga nisbatan ajoyib chidamlilikka ega bo'lgan mikrotuzilma to'liq lamellar tuzilma hisoblanadi, u turli fazalarning navbatma-navbat qatlamlari bilan xarakterlanadi. Ushbu tartib bashashlashni to'sishda juda samarali bo'lsa-da, katta, yirik donalar tufayli u ko'pincha xona haroratida plastiklik va charchoq chidamliligining pasayishiga olib keladi.

Loyiha Nuqtai Nazardan va Kelajak Rivojlanish

Siyqilishga chidamli magniy qotishmalarning doimiy rivojlanishi yuqori samarali sohalarda yengil materiallarga bo'lgan doimiy talab tufayli juda faol soha hisoblanadi. Hozirgi taraqqiyot yangi qotishma tarkiblari hamda mikrotuzilmani va xossalarni optimallashtirish uchun ilg'or ishlash texnikalariga e'tibor qaratilishini o'z ichiga oladi. Olimlar sinov-xatoga asoslangan usuldan o'tib, dizayn tsiklini tezlashtirish va maqsadli ishlash xususiyatlariga erishish uchun zamonaviy vositalardan foydalanishmoqda.

Eng istiqbolli yo'nalishlardan biri — hisoblash termodinamikasi va modellashtirishdan foydalanishdir. Bu vositalar turli qotishma elementlarining qanday o'zaro ta'sir qilishini hamda maxsus sharoitlarda qanday mikrotuzilmalarning hosil bo'lishini bashorat qilish imkonini beradi, natijada eksperimental ishlar bilan bog'liq vaqt hamda xarajatlarni sezilarli darajada kamaytiradi. Shu bilan birga, odatda o'zgartirilgan komponentlarda uchraydigan murakkab, noaniq tuzilmalarning qo'ygan muammolarini hal etish uchun aynan shu dizaynga asoslangan yondashuv muhim ahamiyatga ega.

Ushbu tadqiqotni rag'batlantiruvchi asosiy soha hali ham avtomobil sanoati, ayniqsa quvvat o'tkazish tizimi komponentlari uchun. Avtomobillar ishlab chiqaruvchilari samaradorlikni oshirish va chiqazilayotgan gazlarni kamaytirish maqsadida yengil komponentlardan foydalanish strategiyasini davom ettirish bilan birga, yuqori haroratlarda ishonchli ishlashi mumkin bo'lgan magniy qotishmalari talabi tobora ortib bormoqda. Ushbu ilg'or materiallarning muvaffaqiyatli ishlab chiqilishi qotishma dizaynidan tortib oxirgi komponentlar ishlab chiqarishgacha to'liq etkazib berish zanjiriga bog'liq. Masalan, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology , aynan avtomobillarga mo'ljallangan aniqroq forgovlangan qismlar bilan shug'ullanadigan kompaniya, ushbu jarayonning oxirgi bosqichini ifodalaydi, ilg'or qotishmalarni issiq forgovlash kabi jarayonlar orqali mustahkam, ishonchli komponentlarga aylantiradi va materialning rejalashtirilgan xususiyatlari haqiqiy dunyo natijalariga aylanishini ta'minlaydi.

Kelajak istiqbollari, bu o'tish chidamliligi, mustahkamligi, buktilligi va kritik xarajatlari o'rtasidagi doimiy muvozanatni o'z ichiga oladi. Yangi qotishma tizimlari takomillashgani sayin, ularning keng tarqalishi laboratoriyada ko'rsatilgan noyob ishlashni ommaviy ishlab chiqarilgan sanoat komponentlariga etkazadigan miqyosli va xarajatlarga mos ishlab chiqarish jarayonlarini yaratishga bog'liq bo'ladi.

Koʻpincha soʻraladigan savollar

1. O'z navbatida Magniy qotishmasining kamchiligi nimada?

Magniy qotishmalari past vaznli va yuqori kuch va og'irlik nisbati uchun yuqori baholansa-da, ularning foydalanilishini cheklaydigan bir nechta kamchiliklari mavjud. Bularga boshqa metallarga nisbatan nisbatan nisbatan past mutlaq mustahkamlik va kam durustlik, korroziya va yonishga qarshilikning etishmasligi va ba'zi bir dasturlar uchun eng muhimi, yuqori haroratlarda etarli ishlamaslik, shu jumladan past yugurish qarshiligi kiradi.

2. Oʻzingizga ishonch hosil qiling. To'qilgan magnezium qotishmasining xususiyatlari qanday?

To'qilgan magnezium qotishmalarining o'zaro kuchlanish kuchi odatda 75 dan 200 MPa gacha va 135 dan 285 MPa gacha bo'lgan torishish kuchiga ega. Ularning uzunligi odatda 2% dan 10% gacha bo'ladi. Asosiy xususiyati ularning past zichligi, taxminan 1,8 g / cm3 va ularning Young modulusi taxminan 42 GPa, bu alyuminiy yoki po'latdan past.

3. Oʻzingizga ishonch hosil qiling. Qaysi materialning mikrostrukturasi eng yuqori sirg'inlash qarshiligiga ega?

Umuman olganda, turli fazalardagi o'zaro almashinuvchi, plita kabi qatlamlardan iborat to'liq lamellali mikrostrukturaning sirg'anish qarshiligi juda yuqori deb hisoblanadi. Bu tuzilma dislokatsiyalarning harakatlanishiga to'sqinlik qilishda samarali. Biroq, bu foyda muhim taqqos bilan birga keladi: toʻliq lamellali tuzilmalar katta don hajmi tufayli xonadon haroratida kam namlikni namoyon etadi.