Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al kompoziti, qalıq Ti nüvəsi və Al-Si-Ti əsaslı intermetallik qabıqdan ibarət in-situ nüvə-qabıq hissəciklərinin A356 alüminium matrisini möhkəmləndirdiyi hissəciklə möhkəmləndirilmiş metal matrisli kompozitdir. Tədqiqatda bu kompozit toz-tiksoformlama üsulu ilə hazırlanmış, 545 °C-də 1 saat məhlulaalma emalına məruz qoyulmuş və daha sonra 170 °C-də 1–48 saat köhnəldilmişdir. Sərtlik və dartılma sınaqları klassik tək köhnəlmə piki əvəzinə 8 və 24 saatda iki ayrı möhkəmlik piki göstərmişdir. Birinci pik əsasən koherent β″ çöküntülərinin kəsilmə yolu ilə yaratdığı möhkəmlənmə ilə; daha yüksək olan ikinci pik isə yenidən əmələ gələn β″ fazına Si-zəngin hissəciklərin Orowan töhfəsinin əlavə olunması ilə izah edilir.

Tökmə vəziyyətindəki kompozitin axma möhkəmliyi 137,3 MPa olduğu halda, 8 saat köhnəldilmiş nümunədə Cədvəl 1-ə görə 237,2 MPa-ya, 24 saatda isə 250,2 MPa-ya yüksəlmişdir. Son dartılma möhkəmliyi eyni şəraitdə müvafiq olaraq 308,4 MPa və 319,0 MPa-dır. Qırılma uzanması tökmə vəziyyətində %10,4 ikən iki pikdə müvafiq olaraq %9,5 və %8,2 səviyyəsində qalmışdır. Buna görə tədqiqat mühüm möhkəmlik artımının tam kövrəkləşdirici prosesə çevrilmədən əldə edilə bildiyini göstərir.

Mikrostruktur təhlili ikinci pikin yalnız klassik β″→β′ ifrat köhnəlmə ardıcıllığı ilə izah edilə bilməyəcəyini göstərir. Köhnəlmə zamanı başlanğıcdan mövcud olan Al4Si-bənzər metastabil Al-Si fazları həll olur; bu həllolma və erkən əmələ gəlmiş Mg-zəngin B′ fazlarının həll olması matrisə yeni həll olmuş atomlar verir. Beləliklə, ifrat köhnəlmə zamanı GP zonaları və β″ fazları yenidən əmələ gələ bilir, eyni zamanda elementar Si hissəcikləri və Si-zəngin nizamlı strukturlar çökür. 24 saatda β″ həcm payı yenidən %0,50-yə yüksələrkən Si-zəngin hissəcik fazı %7,25-ə çatır.

Tədqiqatın şərhi laboratoriya şəraiti ilə məhduddur. Araşdırılan nəticələr müəyyən Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al tərkibi, istehsal üsulu və 170 °C köhnəlmə proqramı üçün əldə edilmişdir. Digər A356 kompozitləri, fərqli nüvə-qabıq möhkəmləndiriciləri və ya sənaye istilik emalı proqramları üçün eyni iki pik vaxtının və ya eyni möhkəmlik dəyərlərinin yaranacağı göstərilməmişdir.

İkipikli köhnəlmə davranışı niyə vacibdir?

Çökmə ilə möhkəmləndirmə tətbiq olunan Al-Mg-Si əsaslı ərintilərdə möhkəmlik çox vaxt köhnəlmə irəlilədikcə artır, optimal çöküntü paylanmasında bir maksimuma çatır və sonra çöküntülər iriləşib koherentliyi itirdikcə azalır. Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al kompozitində isə möhkəmlik birinci maksimumdan sonra azalır, daha sonra yenidən yüksələrək ikinci maksimum yaradır. Bu ikinci artım göstərir ki, ifrat köhnəlmə yalnız davamlı yumşalma demək deyil və həll olan metastabil fazlar yeni çökmə dövrlərinə material verə bilər.

Bu Kompozitdə İkipikli Köhnəlmə Möhkəmlənməsi Niyə Yaranır?

Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al kompozitində ikipik davranış, 8 saatda β″ çöküntülərinin güclü kəsilmə möhkəmlənməsi ilə yaratdığı ilk maksimumdan sonra Al-Si metastabil fazlarının və Mg-zəngin B′ fazlarının həll olaraq matrisə yeni həll olmuş atomlar verməsi, bunun GP zonalarının və β″ fazlarının yenidən çökməsini dəstəkləməsi və eyni dövrdə Si-zəngin hissəciklərin Orowan möhkəmlənməsi təmin etməsi nəticəsində meydana gəlir.

Nüvə-qabıq möhkəmləndirici hissəciyin quruluşu

Kompozitdəki möhkəmləndirici hissəciklərin mərkəzində qalıq Ti nüvəsi yerləşir. Onu əhatə edən boz qabıq əsasən τ2 kimi müəyyən edilən Ti(Al,Si)2 nanohissəciklərindən ibarətdir; qabığın kənarındakı mişar dişinə bənzər sahələrdə τ1, yəni Ti7Al5Si12 fazı müəyyən edilmişdir. Tədqiqatın mikrostruktur görüntüləri 170 °C köhnəlmə zamanı bu nüvə-qabıq hissəciklərinin ümumi sferik morfologiyasının əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmədiyini göstərir.

Bu müşahidə mexanizm baxımından vacibdir. Köhnəlmədən sonra əsas Al hissəciklərinin və nüvə-qabıq möhkəmləndiricilərinin ölçülərində böyük dəyişiklik olmadığından, köhnəlmə ilə yaranan əlavə möhkəmlik artımı əsasən möhkəmləndiricinin həndəsəsinin dəyişməsindən deyil, Al matrisindəki nanoskopik çöküntülərin təkamülündən qaynaqlanır.

Məhlulaalma emalının təsiri

Tökmə mikrostrukturunda ilkin Al hissəcikləri, ikincili bərkimə sahələri, evtektik Si/Mg2Si strukturları və nüvə-qabıq möhkəmləndiriciləri birlikdə mövcuddur. 545 °C-də 1 saatlıq məhlulaalma emalından sonra evtektik strukturun miqdarı azalır, ilkin Al hissəcikləri Ostvald yetişməsi ilə böyüyür və evtektik Si daha sferik hala gəlir. Bu vəziyyət məhlulaalmadan dərhal sonrakı, yəni köhnəlmə 0 h vəziyyətində qırılma uzanmasının %15,4-ə yüksəlməsi ilə birlikdə müşahidə edilmişdir.

A356 sistemində klassik çökmə ardıcıllığı

Tədqiqatın nəzəri çərçivəsində Al-Mg-Si əsaslı A356 üçün ümumi çökmə ardıcıllığı belədir:

\[ \mathrm{SSSS} \rightarrow \text{atomik kümeler} \rightarrow \text{GP bölgeleri} \rightarrow \beta'' \rightarrow \beta',\,U1,\,U2,\,B' \rightarrow \beta,\,Si \]

β″ fazı tədqiqatda monoklinik Mg5Si6 kimi nəzərdən keçirilir. Bu kiçik və böyük ölçüdə koherent iynəvari çöküntülər dislokasiyalarla güclü qarşılıqlı təsir göstərir. Daha irəli köhnəlməda əmələ gələn β′, B′ və digər daha iri yarıkoherent və ya inkoherent fazlarda dislokasiya mexanizmi tədricən Orowan dolanmasına keçir.

1 saat: başlanğıcdakı Al4Si metastabil fazları

1 saat köhnəldilmiş nümunələrdə təxminən 38,16 ± 5,53 nm ölçülü qranulyar çöküntüyəbənzər hissəciklər müşahidə edilmişdir. HRTEM və FFT təhlili bu strukturların Al4Si metastabil fazı ilə uyğun olduğunu göstərmişdir. Müəlliflər bu hissəciklərin 170 °C köhnəlmə zamanı yeni əmələ gəlmədiyini; başlanğıcda atomlaşdırılmış A356 tozunun sürətli bərkiməsi zamanı yarandığını və sonrakı istehsal mərhələlərində tam həll olmadan qalan metastabil fazlar olduğunu şərh edirlər.

Bu mərhələdə aydın GP zonası müşahidə edilmir. Bunun əvəzində yerli kristal qəfəs genişlənmələri və sürətli soyutma zamanı yaranmış dislokasiya sahələri sonrakı köhnəlməda həll olmuş atomların toplanması üçün uyğun nüvələnmə sahələri yaradır.

4 saat: çöküntü müxtəlifliyinin sürətlə artması

4 saatda mikrostruktur daha mürəkkəb olur. Qranulyar Si-zəngin metastabil fazlarla yanaşı, kiçik iynəvari Mg-zəngin klasterlər, GP zonaları, β″ fazı, B′ və β′-bənzər çöküntülər müşahidə edilmişdir. Tədqiqat həmçinin uzunperiodlu yığılma nizamına bənzəyən Al-Si metastabil strukturlarını bildirir.

Bu mərhələdə β″ və GP tipli koherent çöküntülər dislokasiyaların onları kəsməsi yolu ilə möhkəmlik yaratdığı halda, B′ kimi daha iri çöküntülər üçün Orowan komponenti təsir göstərməyə başlayır.

8 saat: birinci möhkəmlik piki

8 saatda çoxlu sayda iynəvari və nöqtəvari β″ çöküntüləri müşahidə edilir. β″ fazının həcm payı %0,64 ilə tədqiqatdakı ilk maksimumuna çatır. β″ çöküntüləri Al matrisi ilə yüksək koherentlik göstərdiyindən, dislokasiyaların çöküntüləri kəsməsi; koherentlik gərginliyi və elastik modul uyğunsuzluğu vasitəsilə güclü müqavimət yaradır.

Bu şəraitdə ölçülən mikrosərtlik 101,2 HV, axma möhkəmliyi 237,2 MPa və son dartılma möhkəmliyi 308,4 MPa-dır. Qırılma uzanması %9,5-dir. Mənbə giriş və nəticə bölmələrində axma möhkəmliyini 238,0 MPa kimi yuvarlaqlaşdırılmış/fərqli formada verir; təcrübə cədvəlində 237,2 MPa olduğu üçün cədvəl dəyəri məlumat ötürülməsində qorunmuşdur.

12 saat: klassik ifrat köhnəlmə meyli

12 saatda β″ çöküntülərinin həm ölçüsü, həm də həcm payı azalır. β″ həcm payı %0,22-yə enərkən β′ həcm payı %0,91-ə yüksəlir. Buna paralel olaraq möhkəmlik birinci pikdən sonra azalır. Bu, β″ fazının həll olması və ya β′ fazına çevrilməsi ilə koherent-kəsilmə mexanizminin zəifləməsinə uyğundur.

Lakin 12 saatlıq vəziyyət adi son ifrat köhnəlmə nöqtəsi deyil. Təxminən 2 nm diametrli yeni GP zonalarının, β″ çöküntülərinin, elementar Si fazlarının və Si-zəngin nizamlı strukturların görünməsi matris daxilində ikinci çökmə dövrünün başladığını göstərir.

24 saat: ikinci və daha yüksək möhkəmlik piki

24 saatda Si-zəngin hissəcik fazının orta ölçüsü 27,67 ± 4,77 nm-dir və həcm payı 12 saatdakı %2,12-dən %7,25-ə yüksəlir. Eyni zamanda β″ həcm payı %0,50-yə qalxaraq 8 saatdakı %0,64 səviyyəsinə yenidən yaxınlaşır.

β″ çöküntülərinin orta uzunluğu 46,70 ± 7,56 nm, kəsik sahəsi 22,36 ± 5,50 nm² ölçülmüşdür. Bu kəsik sahəsi 8 saatlıq birinci pikdəki 6,28 ± 1,36 nm² dəyərindən nəzərəçarpacaq dərəcədə yüksəkdir. β′ çöküntüləri də böyümüşdür.

İkinci pikin fiziki izahı iki paralel möhkəmlənmə kanalına əsaslanır. Yenidən artan β″ populyasiyası dislokasiya-kəsilmə mexanizmi ilə güclü töhfə verir. Yüksək həcm paylı Si-zəngin hissəciklər isə dislokasiyaların hissəciklərin ətrafından Orowan halqaları yaradaraq keçməsini çətinləşdirir. Bu ikinci komponent 24 saatlıq pikin 8 saatlıq birinci pikdən yuxarı qalxmasına kömək edir.

48 saat: yüksək köhnəlmə platosu

48 saatda iynəvari β″ fazının mikrostrukturdakı əhəmiyyəti azalır; çoxsaylı Si-zəngin qranulyar fazlar və daha iri β′/β çöküntüləri üstünlük təşkil edir. Hissəcikvari çöküntülərin həcm payı %8,73-ə yüksəlir. β′/β çöküntülərinin orta uzunluğu 97,91 ± 23,20 nm və həcm payı %1,28 olaraq bildirilmişdir.

Bu mərhələdə kəsilmə möhkəmlənməsi zəifləsə də, çoxsaylı Si-zəngin hissəciklərin və iri β′/β fazlarının Orowan töhfəsi möhkəmliyin sürətlə çökməsinin qarşısını alır. Buna görə 24–48 saat arasında yüksək köhnəlmə platosu qorunur. Bununla belə, qırılma uzanması 48 saatda %6,2-yə düşür; iri yarıkoherent və inkoherent fazların matrislə müqayisədə daha zəif deformasiya uyğunluğu bununla əlaqələndirilir.

Tədqiqata xas çökmə ardıcıllığı

Müəlliflərin TEM nəticələrindən çıxardığı tədqiqata xas təkamül belə ümumiləşdirilir:

\[ \mathrm{SSSS} \rightarrow \text{atomik kümeler} \rightarrow \text{GP bölgeleri} \rightarrow \beta'' \rightarrow \beta' + Si + \text{Si-zengin düzenli fazlar} \rightarrow \beta + Si + \text{Si-zengin düzenli fazlar} \]

Kəsilmə Möhkəmlənməsi ilə Orowan Möhkəmlənməsi Arasındakı Fərq Bu Tədqiqatda Niyə Vacibdir?

Kəsilmə möhkəmlənməsində kiçik və koherent β″ çöküntüləri dislokasiyalar tərəfindən kəsilərkən koherentlik və elastik modul uyğunsuzluğu dislokasiya hərəkətinə müqavimət yaradır; Orowan möhkəmlənməsində isə daha iri və ya daha az koherent Si-zəngin, β′ və β fazları kəsilə bilmədiyindən dislokasiyalar hissəciklərin ətrafından dolanır. İkipik davranış köhnəlmə müddətindən asılı olaraq bu iki mexanizmin nisbi töhfələrinin dəyişməsi ilə yaranır.

Koherentlik və modul uyğunsuzluğu töhfəsi

Tədqiqatda β″ fazının kəsilmə möhkəmlənməsi üçün koherentlik möhkəmlənməsi və elastik modul uyğunsuzluğu əsas götürülmüşdür. Koherentlik töhfəsi:

\[ \sigma_{CS} = 2.6MG|\varepsilon|^{3/2} \left( \frac{2rf_V}{b} \right)^{1/2} \]

ilə ifadə edilir. Burada \(M\) Taylor faktoru, \(G\) Al matrisinin kəsilmə modulu, \(\varepsilon\) çöküntü ilə matris arasındakı koherentlik uyğunsuzluğu deformasiyası, \(r\) kəsilmə müstəvisi üzərində ekvivalent çöküntü radiusu, \(f_V\) həcm payı və \(b\) Burgers vektorunun qiymətidir.

Tədqiqatda \(M=3.06\), \(G=26.9\,\mathrm{GPa}\) və \(b=0.29\,\mathrm{nm}\) istifadə edilmişdir.

Modul uyğunsuzluğu töhfəsi:

\[ \sigma_{MS} = 0.0055M(\Delta G)^{3/2} \left( \frac{2f_V}{G} \right)^{1/2} \left( \frac{r}{b} \right)^{0.275} \]

şəklində hesablanır. \(\Delta G\), çöküntü ilə Al matrisi arasındakı kəsilmə modulu fərqidir.

Orowan töhfəsi

Hissəciklər dislokasiya tərəfindən kəsilmək əvəzinə onların ətrafından dolanıldığı halda tədqiqat aşağıdakı Orowan münasibətindən istifadə edir:

\[ \sigma_{or} = \frac{0.13Gb}{\lambda} \ln \left( \frac{d}{2b} \right) \]

\(d\) orta çöküntü diametrini, \(\lambda\) isə hissəciklərarası orta məsafəni ifadə edir. \(\lambda\) kiçildikcə dislokasiyaların keçə biləcəyi boşluq daralır və Orowan müqaviməti artır. Tədqiqatda hissəcikvari Si-zəngin çöküntülərlə β′/β çöküntülərinin həndəsələri fərqli olduğundan bu töhfələr ayrıca hesablanmışdır.

Birləşdirilmiş çökmə möhkəmlənməsi

Kəsilmə və Orowan töhfələri tədqiqatda kvadratların cəmi yanaşması ilə birləşdirilir:

\[ \sigma_p^2 = \sigma_{sh}^2 + \sigma_{or}^2 \]

Burada \(\sigma_p\) ümumi çökmə möhkəmlənməsi, \(\sigma_{sh}\) kəsilmə mexanizminin töhfəsi və \(\sigma_{or}\) Orowan töhfəsidir.

Bərk məhlul möhkəmlənməsi

Bərk məhlul töhfəsi mənbədə:

\[ \sigma_{SS} = MGb\varepsilon_{SS}^{3/2}c^{1/2} \]

ilə hesablanır. \(\varepsilon_{SS}\) həll olmuş atomların yaratdığı kristal qəfəs deformasiyasını, \(c\) isə həll olmuş atomların konsentrasiyasını ifadə edir. Mənbə hesablamalarına görə ilkin vəziyyətdə ümumi bərk məhlul töhfəsi təxminən 14,4 MPa olduğu halda, Mg və Si-nin müvafiq dəyişməsinin təxminən 5 MPa səviyyəsində olması səbəbindən köhnəlmə boyunca bərk məhlul töhfəsindəki azalma çökmə möhkəmlənməsi ilə müqayisədə ikinci dərəcəli qəbul edilmişdir.

Model ilə ölçmə arasındakı uyğunluq

Müəlliflərin möhkəmlənmə modeli eksperimental axma möhkəmliyindəki iki maksimumun ümumi formasını yenidən yaradır. β″ fazının hesablanmış kəsilmə töhfəsi köhnəlmə müddəti boyunca ikipikli xarakter göstərir və β″ həcm payının dəyişməsini yaxından izləyir. Si-zəngin hissəciklərin Orowan töhfəsi isə köhnəlmə irəlilədikcə nəzərəçarpacaq dərəcədə artır.

Model qüsursuz deyil. İlk 8 saatda Al-Si metastabil fazlarının həll olması ilə bağlı möhkəmlik itkisinin modelə əlavə edilməməsi hesablanmış dəyərin ölçmədən bir qədər yüksək qalmasına səbəb olur. 48 saatda isə β′/β və Si-zəngin hissəciklərin aralıqlarının müstəqil hesablanması real qarışıq hissəcik paylanmasını yetərincə təmsil etmədiyindən model eksperimental axma möhkəmliyini olduğundan aşağı proqnozlaşdırır.

Nüvə-qabıq hissəciklərinin qırılma davranışındakı rolu

8 və 24 saatlıq pik şəraitlərinin qırılma səthləri əsasən çuxurlardan və cırılma tirələrindən ibarət sünek qırılma xüsusiyyətləri göstərir. Bəzi nüvə-qabıq möhkəmləndiriciləri qırılsa da, kəsik müşahidələrində çatın önü hissəcik sahəsindən Al matrisinə keçərkən kütləşir.

Tədqiqat bu davranışı sünek Ti nüvəsi və Al matrisinin kövrək intermetallik qabıq ətrafında çatın irəliləməsini ləngidə bilməsi ilə əlaqələndirir. Köhnəlmə zamanı nüvə-qabıq həndəsəsinin böyük ölçüdə qorunması bu çat-kütləşdirmə təsirinin hər iki pik vəziyyətində davam etməsini təmin edir.

Tədqiqatın dəstəklədiyi və dəstəkləmədiyi nəticələr

Tədqiqatın dəstəklədiyi: Araşdırılan Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al kompozitində 170 °C köhnəlmə zamanı 8 və 24 saatda iki mexaniki xassə piki yaranır. TEM nəticələri β″ fazının hər iki pikdə mərkəzi rol oynadığını, ikinci pikin isə əlavə olaraq Si-zəngin hissəciklərin artan Orowan töhfəsi ilə dəstəkləndiyini göstərir.

Tədqiqatın dəstəkləmədiyi: Eyni 8 və 24 saatlıq optimumların bütün A356 ərintilərində və ya bütün hissəciklə möhkəmləndirilmiş Al kompozitlərində meydana çıxacağı göstərilməmişdir. Tədqiqat sənaye istehsalı miqyasında uzunmüddətli yorulma, aşınma, korroziya və ya xidmət ömrü sınaqları aparmır. İkinci pik mexanizmi də yalnız mexaniki əyridən çıxarılmamış; araşdırılan nümunələrdəki TEM və möhkəmlənmə modelinin birlikdə şərhinə əsaslanmışdır.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Başlanğıc materialları

A356 ərinti tozunun nominal tərkibi çəki faizi ilə Al-7Si-0.24Mg-dir və orta hissəcik ölçüsü 19,44 µm-dir. Saf Ti tozunun saflığı %98,82, orta hissəcik ölçüsü isə 19,85 µm-dir. Başlanğıc tərkibi Ti-nin A356 ilə tam reaksiyaya girməsi halında həcmcə %10 Al3Ti əmələ gələcək şəkildə layihələndirilmişdir.

Toz-tiksoformlama prosesi

Tozlar layihələndirilmiş nisbətdə qarışdırılmışdır. Kürə/toz çəki nisbəti 5, fırlanma sürəti 100 rad/dak və ümumi qarışdırma müddəti 40 dəqiqədir. Hər 10 dəqiqəlik üyütmədən sonra 5 dəqiqə soyutma tətbiq edilmiş və fırlanma istiqaməti tərsinə çevrilmişdir.

Qarışıq vakuum isti presində 200 °C-də, 440 kN yük altında 30 dəqiqə preslənərək 45 mm diametrli silindrik pəstaha çevrilmişdir. Pəstahlar daha sonra \(10^{-2}\) torr-dan aşağı vakuum altında 595 °C-də 50 dəqiqə qismən yenidən əridilmiş, 200 °C-yə əvvəlcədən qızdırılmış qəlibə sürətlə köçürülmüş və 190 MPa təzyiq altında 20 saniyə tiksoformlanmışdır.

İstilik emalı

Kompozitlər məftilli elektroeroziya ilə radial istiqamətdə 2 mm qalınlığında dilimlərə ayrılmışdır. Nümunələr 545 °C-də 1 saat məhlulaalma emalına məruz qoyulmuş, sonra 60 °C suda sürətli soyutma aparılmışdır. Təbii köhnəlmənin təsirini məhdudlaşdırmaq üçün süni köhnəlmə sürətli soyutmadan sonrakı bir saat ərzində başlanmışdır.

Köhnəlmə temperaturu 170 °C-dir və müddətlər 1 ilə 48 saat arasında dəyişdirilmişdir. Köhnəlmədən sonra nümunələr havada təbii şəkildə soyudulmuşdur.

Mexaniki sınaqlar

Vickers mikrosərtliyi WILSON VH1202 cihazında 100 g yük və 15 saniyə saxlama müddəti ilə ölçülmüşdür. Hər şərait üçün beş etibarlı ölçmənin ortalaması istifadə edilmişdir.

Dartılma sınaqları Model 5982 elektron universal sınaq maşınında otaq temperaturunda aparılmışdır. Nümunələrin ölçü uzunluğu 10 mm, kəsiyi 2 mm × 2,5 mm-dir. Dartılma sürəti 0,5 mm/dak-dir; deformasiya video ekstensometrlə ölçülmüş və dartılma möhkəmlikləri üç nümunənin ortalaması kimi verilmişdir.

Mikrostruktur və çöküntü xarakterizasiyası

Ümumi mikrostruktur LSM 800 optik mikroskopu və EDS ilə təchiz olunmuş QUANTA FEG 450 SEM vasitəsilə araşdırılmışdır. Çöküntülər FEI Talos F200X (S)TEM cihazında 200 keV sürətləndirici gərginlikdə; SAED, BF, HRTEM, HAADF-STEM və EDS xəritələmə üsulları ilə xarakterizə edilmişdir.

TEM folqaları %5 perxlor turşusu və %95 etanol elektrolitində −30 °C və 40 V şəraitində elektropolirovka ilə hazırlanmış, sonra Gatan 695 ion cilalayıcıda 3–5 keV sürətləndirici gərginlik və 3–8° püskürtmə bucaqları ilə nazildilmişdir.

Əsas mexaniki xassələr

Mənbədaxili rəqəm xəbərdarlığı: Cədvəl 1, 24 saat sərtliyini 102,3 HV göstərdiyi halda, eyni tədqiqatın əsas mətni və nəticə bölməsi 105,3 HV bildirir. Eyni şəkildə Cədvəl 1 və xülasə 8 saat axma möhkəmliyini 237,2 MPa göstərdiyi halda, giriş və nəticə bölmələri 238,0 MPa istifadə edir. Bu fərqlər mənbə daxilində həll edilmədiyindən Verianla tərəfindən vahid dəyərə çevrilməmişdir.

Hissəcikvari çöküntülərin təkamülü

İlk 12 saatda bu hissəcik qrupunun həcm payı azalır; mənbə bu azalmanı başlanğıcdan qalan Al-Si metastabil fazlarının həll olması ilə əlaqələndirir. 24 saatdan etibarən yeni Si-zəngin hissəciklərin intensiv şəkildə çökməsi səbəbindən meyl əksinə çevrilir.

β-tipli çöküntülərin kritik dəyişimi

Bu cədvəl ikipik mexanizminin ən mühüm kəmiyyət sübutlarından birini təşkil edir: β″ həcm payı 8 saatda yüksək olduğu halda 12 saatda azalır, lakin 24 saatda yenidən artır. Eyni zamanda 24 saatdakı β″ çöküntüləri 8 saatdakı β″ çöküntülərindən daha böyük kəsik sahəsinə malikdir.

Birinci və ikinci pikin mexaniki müqayisəsi

Tökmə vəziyyəti ilə müqayisədə 8 saatlıq şəraitdə axma möhkəmliyi təxminən %72,8, UTS isə %25,2 artır. 24 saatlıq şəraitdə artımlar müvafiq olaraq %82,2 və %29,5-dir. Qırılma uzanması hər iki pikdə tökmə vəziyyətindən bir qədər aşağı olsa da %8-dən yuxarı qalır.

48 saatda axma möhkəmliyi hələ də 246,2 MPa səviyyəsindədir; lakin qırılma uzanmasının %6,2-yə düşməsi yüksək köhnəlmə platosunun süneklik baxımından itkisiz olmadığını göstərir.

Möhkəmlənmə modelinin məntiqi

Tədqiqat köhnəlmədən əvvəl nüvə-qabıq hissəciklərinin yaratdığı dənə incəlməsi, həndəsi zəruri dislokasiyalar, istilik uyğunsuzluğu, yük ötürülməsi və bərk məhlul töhfələrini əvvəlki model çərçivəsi ilə nəzərdən keçirir. Köhnəlmə boyunca ilkin Al və nüvə-qabıq hissəciklərinin ölçüləri böyük ölçüdə sabit qaldığından, hazırkı tədqiqatın əsas hesablaması çökmə möhkəmlənməsinə yönəlmişdir.

Köhnəlmə 0 h axma möhkəmliyi başlanğıc dəyəri kimi qəbul edilərək:

\[ \sigma_{cy} = \sigma_i + \sigma_p + \sigma_{SS} \]

münasibəti ilə eksperimental axma möhkəmliyi çöküntü və bərk məhlul töhfələri əsasında qiymətləndirilmişdir.

Modelin şərh sərhədi

Hesablanmış və eksperimental axma möhkəmlikləri ümumi ikipik meyl baxımından uyğun gəlir; lakin model bütün qarşılıqlı təsirləri tam təmsil etmir. Xüsusilə başlanğıcdakı Al-Si metastabil fazının həll olmasının mənfi töhfəsi ilk saatlarda modelə daxil edilməmiş; 48 saatda müxtəlif çöküntü ailələrinin real, fəzada bir-birinə qarışmış paylanması sadələşdirilmişdir. Buna görə model mexanizmi dəstəkləyən fiziki izah vasitəsidir; ölçmələri birbaşa əvəz edən qüsursuz proqnoz modeli deyil.

Mənbə və Metod Qeydi

Orijinal tədqiqat: The precipitate evolution and strengthening mechanisms of double-peak behavior in aged Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al composites.

Müəlliflər: Zhiguo Zhang, Tijun Chen, Min Gao, Pengpeng Pu.

Müvafiq müəllif: Tijun Chen.

Qurumlar: School of Materials Science and Engineering, Lanzhou University of Technology; State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Nonferrous Metals, Lanzhou University of Technology; School of Materials and New Energy, Ningxia University.

Platforma: SSRN.

SSRN Abstract ID: 7379988.

DOI: 10.2139/ssrn.7379988.

Rəsmi qeydiyyat tarixi: 31 Avqust 2026.

Mənbə növü: Eksperimental materialşünaslıq və çökmə ilə sərtləşmə tədqiqatı; preprint.

Rəyçilik statusu: Mənbə PDF sənədi tədqiqatın hələ rəyçilikdən keçmədiyini açıq şəkildə bildirir.

Lisenziya/müəllif hüquqları: SSRN qeydi “All rights reserved. No reuse allowed without permission” statusundadır. Buna görə orijinal mikroskopiya panelləri, fiqur tərtibatları və cədvəl kompozisiyaları Verianla daxilində kopyalanmamış; elmi faktlar və rəqəmsal məlumatlar müstəqil tədris strukturunda yenidən təşkil edilmişdir.

Maliyyələşdirmə: National Natural Science Foundation of China, qrant No. 51564035.

Maraqlar toqquşması: Müəlliflər məlum maliyyə marağının və ya şəxsi münasibətin tədqiqata təsir etdiyini bildirməmişlər.

Məlumatların əlçatanlığı: Mənbə məlumatların sorğu əsasında paylaşılacağını bildirir.

CRediT: Zhiguo Zhang — konseptuallaşdırma, metod, tədqiqat, məlumatların kurasiyası, formal təhlil, vizuallaşdırma və ilkin layihə; Tijun Chen — konseptuallaşdırma, metod, rəhbərlik, resursların təmin edilməsi, maliyyələşdirmə və nəzərdən keçirmə/redaktə; Min Gao — metod, formal təhlil və nəzərdən keçirmə/redaktə; Pengpeng Pu — tədqiqat.

Əsas metodoloji məhdudiyyət: Nəticələr tək kompozit sistemi və tək süni köhnəlmə temperaturu olan 170 °C üçün əldə edilmişdir. Mikrostruktur-möhkəmlik əlaqələri güclü TEM sübutları və mexaniki modelləşdirmə ilə dəstəklənsə də, müxtəlif istehsal marşrutları, fərqli möhkəmləndirmə nisbətləri və xidmət şəraiti tədqiqat çərçivəsində təsdiqlənməmişdir.

Mənbədaxili rəqəmsal uyğunsuzluq: 24 saat sərtliyi Cədvəl 1-də 102,3 HV, əsas mətndə və nəticələrdə 105,3 HV; 8 saat axma möhkəmliyi Cədvəl 1 və xülasədə 237,2 MPa, giriş və nəticə bölməsində isə 238,0 MPa kimi verilir. Verianla bu fərqləri səssiz şəkildə birləşdirməmişdir.