Menganalisis kaedah pengukuhan bahan aloi kuprum
Kaedah pengukuhan yang biasa digunakan untuk aloi kuprum dan kuprum termasuk: pengukuhan ubah bentuk, pengukuhan butiran halus, pengukuhan larutan pepejal, pengukuhan kerpasan umur (kerpasan), pengukuhan serakan, pengukuhan bahan komposit, dan penambahan unsur surih.
1. pengukuhan ubah bentuk
Pengukuhan ubah bentuk adalah untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan aloi kuprum melalui ubah bentuk plastik. Ia adalah salah satu kaedah pengukuhan aloi tembaga yang paling biasa digunakan. Memandangkan kecacatan kristal yang dihasilkan oleh kerja sejuk mempunyai sedikit kesan ke atas kekonduksian bahan, kaedah pengukuhan ini meningkatkan kekuatan sementara masih menjadikan aloi sangat konduktif. Ciri pengukuhan ubah bentuk ialah semasa kekuatan bahan meningkat, keplastikannya berkurangan dengan cepat, dan kekonduksian elektrik juga akan berkurangan sedikit disebabkan oleh peningkatan ketumpatan terkehel. Di samping itu, apabila suhu perkhidmatan meningkat, bahan akan menjalani proses pemulihan dan penghabluran semula dan melembutkan, dan pengukuhan ubah bentuk tunggal hanya boleh meningkatkan kekuatan aloi pada tahap yang terhad, jadi ia sering digunakan bersama dengan kaedah pengukuhan lain.
2. Pengukuhan bijirin halus
Pengukuhan butiran halus adalah dengan menggunakan langkah pemejalan cepat atau kaedah rawatan haba untuk mendapatkan butiran halus semasa penuangan. Unsur aloi surih tertentu juga boleh ditambah untuk menapis bijirin. Saiz butiran dikurangkan, kekuatan aloi meningkat, dan ia mempunyai sedikit kesan ke atas kekonduksian elektrik aloi. Oleh itu, pengukuhan butiran halus telah menjadi salah satu kaedah pengukuhan utama untuk aloi tembaga. Kelebihan luar biasa pengukuhan butiran halus ialah ia dapat meningkatkan keplastikan bahan sambil meningkatkan kekuatan bahan. Ini kerana selepas penghalusan butiran, kepekatan tegasan yang disebabkan oleh pengumpulan kehelan pada sempadan butiran apabila bahan berubah bentuk boleh dikurangkan dengan berkesan, melambatkan permulaan retak, dan jumlah ubah bentuk yang lebih besar boleh dicapai sebelum patah bahan. Penapisan bijirin digunakan secara meluas kerana kelebihan ini.
3. Pengukuhan penyelesaian pepejal
Fenomena peningkatan kekuatan dan kekerasan logam dengan memasukkan unsur terlarut tertentu untuk membentuk larutan pepejal dipanggil pengukuhan larutan pepejal. Pengukuhan larutan pepejal berlaku kerana pembubaran atom terlarut menyebabkan herotan dalam kekisi kristal logam pelarut, dengan itu meningkatkan rintangan terhadap pergerakan kehelan. Amalan telah membuktikan bahawa kawalan yang betul ke atas kandungan terlarut dalam larutan pepejal boleh meningkatkan kekuatan dan kekerasan bahan dengan ketara sambil mengekalkan keplastikan dan keliatan yang baik. Contohnya: menambahkan 19% nikel kepada kuprum boleh meningkatkan phib aloi daripada 220MPa kepada 380~400MPa, dan kekerasan daripada HB44 kepada HB70, manakala keplastikan masih mengekalkan ψ=50%. Jika kuprum mencapai kesan pengukuhan yang sama melalui cara lain (seperti pengerasan kerja semasa ubah bentuk sejuk), keplastikannya akan hampir hilang sepenuhnya. Pengukuhan larutan pepejal ialah kaedah pengukuhan yang menggunakan interaksi antara atom terlarut dan kehelan bergerak dalam larutan pepejal untuk menyebabkan peningkatan tegasan aliran. Dengan menambah jumlah unsur pengaloian yang sesuai pada asas untuk membentuk larutan pepejal, kekuatan aloi secara amnya akan bertambah baik. Menurut teori Mott-Nabbaro, bagi larutan pepejal nipis, perubahan dalam kekuatan hasil dengan kepekatan unsur terlarut boleh dinyatakan sebagai: б=бo+kCm. Dalam formula, б ialah kekuatan hasil aloi; бo ialah kekuatan hasil logam tulen; C ialah kepekatan jisim atom terlarut; k dan m ialah pemalar yang ditentukan oleh sifat matriks dan unsur aloi, di mana nilai m adalah antara 0.5 dan 1.
4. Pengukuhan kerpasan penuaan (precipitation).
Prinsip asas pengukuhan kerpasan umur adalah menambah unsur mengaloi kepada kuprum yang mempunyai keterlarutan pepejal yang sangat kecil pada suhu bilik dan keterlarutan pepejal yang besar pada suhu tinggi. Melalui rawatan larutan pepejal suhu tinggi, unsur pengaloian membentuk larutan pepejal supertepu dalam asas. Ini Kekuatannya bertambah baik berbanding dengan tembaga tulen. Kemudian melalui penuaan, larutan pepejal supertepu terurai, unsur-unsur aloi mendakan dalam bentuk tertentu, dan tersebar dan diedarkan dalam pangkalan untuk membentuk fasa pemendakan. Fasa termendak dengan berkesan boleh menghalang pergerakan sempadan bijian dan kehelan, dengan itu meningkatkan kekuatan aloi. Unsur pengaloian yang menghasilkan pengukuhan kerpasan harus memenuhi dua syarat berikut: pertama, keterlarutan pepejal dalam kuprum pada suhu tinggi dan rendah agak berbeza, supaya fasa pengukuhan yang mencukupi dapat dihasilkan semasa penuaan; kedua, keterlarutan pepejal dalam kuprum pada suhu bilik adalah sangat berbeza. Keterlarutan adalah sangat kecil untuk memastikan kekonduksian tinggi matriks. Pengukuhan kerpasan adalah kaedah pengukuhan yang paling banyak digunakan dalam aloi kuprum kekuatan tinggi dan kekonduksian tinggi. Dalam aloi kuprum, untuk menghasilkan kesan pengukuhan kerpasan penuaan, elemen yang ditambah termasuk Ti, Co, P, Ni, Si, Mg, Cr, Zr, Be, Fe, dll. Kelebihan terbesar pengukuhan kerpasan penuaan ialah ia sangat meningkatkan kekuatan bahan sambil meminimumkan kerosakan pada kekonduksian elektrik.
5. Peningkatan resapan
Pengukuhan serakan ialah bahan yang disediakan oleh metalurgi serbuk dan kaedah lain selepas mencampurkan sepenuhnya serbuk fasa pengukuhan serakan bentuk dan saiz tertentu dengan serbuk kuprum. Zarah fasa kedua (Al2O3, ThO2, Zro2, dsb.) tersebar dan diedarkan dalam matriks kuprum, dan kekuatan aloi kuprum bertambah baik disebabkan oleh kesan pengukuhan serakan. Kaedah ini mempunyai sedikit kesan ke atas kekonduksian elektrik dan haba kuprum sambil meningkatkan kekuatan. Untuk mendapatkan zarah fasa kedua yang teragih secara tersebar dalam matriks kuprum, boleh dianggap bahawa zarah fasa kedua ditambah kepada matriks kuprum atau zarah fasa kedua teragih dijana secara in situ dalam matriks kuprum melalui proses tertentu. Kaedah khusus termasuk: kaedah pencampuran mekanikal, kaedah pemendakan bersama, kaedah pengoksidaan dalaman, kaedah pemendakan gel terbalik, kaedah pemendakan elektrolitik, dll. Mekanisme utama pengukuhan serakan termasuk mekanisme Olowan dan mekanisme Ansel-Lenier.
(1) Mekanisme Orowan. Semasa ubah bentuk plastik, garisan kehelan tidak boleh terus memotong zarah fasa kedua, tetapi di bawah tindakan daya luaran, garisan kehelan boleh membengkok di sekeliling zarah fasa kedua, dan akhirnya cincin kehelan ditinggalkan di sekeliling zarah fasa kedua dan memberi laluan. . Silap lulus. Lenturan kehelan akan meningkatkan tenaga herotan kekisi di kawasan yang terjejas terkehel, yang meningkatkan rintangan kepada pergerakan garisan kehelan dan meningkatkan rintangan gelinciran.
(2) (2) Mekanisme Ansel-Lenier. GS Ansell et al. mencadangkan satu lagi model kehelan untuk menghasilkan aloi yang diperkuatkan serakan. Mereka menggunakan patah zarah fasa kedua yang tersebar akibat pengumpulan terkehel sebagai kriteria untuk hasil. Apabila tegasan ricih pada zarah adalah sama dengan tegasan patah zarah yang tersebar, aloi yang dikuatkan serakan menghasilkan hasil.
6. Pengukuhan komposit in-situ gentian
Kaedah ini terutamanya merujuk kepada menambah unsur mengaloi berlebihan (Cr, Fe, V, Nb, dll.) kepada kuprum untuk mendapatkan kompleks dua fasa. Unsur-unsur yang berlebihan wujud dalam aloi pejal dalam bentuk fasa tunggal dan struktur dendritik. Selepas itu, aloi diregangkan dengan ubah bentuk yang besar, supaya struktur dendritik unsur aloi diubah menjadi struktur gentian. Kehadiran gentian meningkatkan daya tahan terhadap pergerakan terkehel, dengan itu menguatkan bahan.
7. Tambah unsur surih
Menambah unsur surih tertentu pada asas kepada aloi ia bukan sahaja dapat menguatkan aloi, tetapi juga merupakan cara yang berkesan untuk membangunkan bahan tahan kakisan. Sebahagian daripada unsur surih ini menguatkan aloi dengan membentuk fasa tersebar, dan sesetengahnya dengan membersihkan struktur matriks, tetapi tiada satu pun daripada mereka mengurangkan rintangan kakisannya dengan ketara, dengan itu meningkatkan prestasi keseluruhan aloi.
