Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al композити, калдык Ti өзөгү жана Al-Si-Ti негизиндеги интерметаллдык кабыктан турган in-situ өзөк-кабык бөлүкчөлөрү A356 алюминий матрицасын бекемдеген бөлүкчө менен бекемделген металл-матрицалуу композит болуп саналат. Изилдөөдө бул композит порошок-тиксоформалоо жолу менен даярдалып, 545 °Cде 1 саат эритмеге келтирүү иштетүүсүнөн өткөрүлүп, андан соң 170 °Cде 1–48 саат эскиртилген. Катуулук жана созуу сыноолору классикалык бир эскиртүү чокусунун ордуна 8 жана 24 саатта эки өзүнчө бекемдик чокусун көрсөткөн. Биринчи чоку негизинен когеренттүү β″ чөкмөлөрүнүн кесилүү жолу менен берген бекемденүүсү менен; андан жогору экинчи чоку болсо кайра пайда болгон β″ фазасына Si-бай бөлүкчөлөрдүн Orowan салымы кошулушу менен түшүндүрүлөт.

Куюлган абалдагы композиттин агуу чеги 137,3 MPa болсо, 8 саат эскиртилген үлгүдө 1-таблицага ылайык 237,2 MPaга, 24 саатта 250,2 MPaга жогорулаган. Акыркы созулуу бекемдиги ошол эле шарттарда тиешелүүлүгүнө жараша 308,4 MPa жана 319,0 MPa түзгөн. Үзүлүүдөгү узаруу куюлган абалда %10,4 болсо, эки чокуда тиешелүүлүгүнө жараша %9,5 жана %8,2 деңгээлинде калган. Ошондуктан изилдөө олуттуу бекемдик өсүшүн процесс толугу менен морттошууга айланбастан алууга болорун көрсөтөт.

Микроструктуралык талдоо экинчи чокуну классикалык β″→β′ ашыкча эскирүү ырааттуулугу менен гана түшүндүрүүгө болбой турганын көрсөтөт. Эскиртүү учурунда башынан эле болгон Al4Si сыяктуу метастабилдүү Al-Si фазалары эрийт; бул эрүү жана эрте пайда болгон Mg-бай B′ фазаларынын эриши матрицага жаңы эриген атомдорду берет. Натыйжада ашыкча эскирүү учурунда GP аймактары жана β″ фазалары кайрадан пайда боло алат, ошол эле учурда элементтик Si бөлүкчөлөрү жана Si-бай иреттелген түзүлүштөр чөгүп бөлүнөт. 24 саатта β″ көлөмдүк үлүшү кайра %0,50гө көтөрүлсө, Si-бай бөлүкчө фазасы %7,25ке жетет.

Изилдөөнүн чечмелөөсү лабораториялык шарттар менен чектелет. Каралган натыйжалар белгилүү Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al курамы, өндүрүш ыкмасы жана 170 °C эскиртүү программасы үчүн алынган. Башка A356 композиттери, башка өзөк-кабык бекемдегичтери же өнөр жайлык жылуулук иштетүү программалары үчүн ошол эле эки чоку убактысы же ошол эле бекемдик маанилери пайда болору көрсөтүлгөн эмес.

Эки чокулуу эскиртүү жүрүм-туруму эмне үчүн маанилүү?

Чөкмө менен бекемдөө колдонулган Al-Mg-Si негизиндеги эритмелерде бекемдик көбүнчө эскиртүү уланган сайын жогорулап, чөкмөлөрдүн эң ылайыктуу бөлүштүрүлүшүндө бир максимумга жетет да, андан кийин чөкмөлөр ирилеп когеренттүүлүгүн жоготкон сайын төмөндөйт. Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al композитинде болсо бекемдик биринчи максимумдан кийин азайып, кийин кайра жогорулап экинчи максимумду түзөт. Бул экинчи өсүш ашыкча эскирүү дайыма эле үзгүлтүксүз жумшаруу дегенди билдирбесин жана эриген метастабилдүү фазалар жаңы чөгүү циклдери үчүн материал бере аларын көрсөтөт.

Бул Композитте Эки Чокулуу Эскиртүү Бекемденүүсү Эмне Үчүн Пайда Болот?

Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al композитиндеги эки чоку 8 саатта β″ чөкмөлөрүнүн күчтүү кесилүү бекемденүүсү менен пайда болгон биринчи максимумдан кийин Al-Si метастабилдүү фазалары менен Mg-бай B′ фазалары эрип матрицага жаңы эриген атомдорду бериши, мунун GP аймактары жана β″ фазаларынын кайра чөгүп бөлүнүшүн колдошу жана ошол эле мезгилде Si-бай бөлүкчөлөр Orowan бекемденүүсүн камсыз кылышы себептүү пайда болот.

Өзөк-кабык бекемдөөчү бөлүкчөнүн түзүлүшү

Композиттеги бекемдөөчү бөлүкчөлөрдүн борборунда калдык Ti өзөгү бар. Аны курчаган боз кабык негизинен τ2 деп аныкталган Ti(Al,Si)2 нанобөлүкчөлөрүнөн турат; кабыктын четиндеги араа тишине окшош аймактарда τ1, башкача айтканда Ti7Al5Si12 фазасы аныкталган. Изилдөөнүн микроструктура сүрөттөрү 170 °Cде эскиртүү учурунда бул өзөк-кабык бөлүкчөлөрдүн жалпы шар сымал морфологиясы олуттуу өзгөрбөгөнүн көрсөтөт.

Бул байкоо механизм жагынан маанилүү. Эскиртүүдөн кийин негизги Al бөлүкчөлөрүнүн жана өзөк-кабык бекемдегичтеринин өлчөмдөрүндө чоң өзгөрүү болбогондуктан, эскиртүүдөн келип чыккан кошумча бекемдик өсүшү негизинен бекемдегичтин геометриясынын өзгөрүшүнөн эмес, Al матрицасындагы наноскоптук чөкмөлөрдүн эволюциясынан келип чыгат.

Эритмеге келтирүү иштетүүсүнүн таасири

Куюлган микроструктурада баштапкы Al бөлүкчөлөрү, экинчилик катуулануу аймактары, эвтектикалык Si/Mg2Si түзүлүштөрү жана өзөк-кабык бекемдегичтери чогуу болот. 545 °Cде 1 сааттык эритмеге келтирүү иштетүүсүнөн кийин эвтектикалык түзүлүштүн көлөмү азаят, баштапкы Al бөлүкчөлөрү Ostwald жетилүүсү менен чоңоёт жана эвтектикалык Si көбүрөөк шар сымал болот. Бул абал эритмеге келтирүүдөн кийинки дароо, башкача айтканда эскиртүү 0 h абалында үзүлүүдөгү узаруунун %15,4кө көтөрүлүшү менен кошо байкалган.

A356 системасындагы классикалык чөгүү ырааттуулугу

Изилдөөнүн теориялык алкагында Al-Mg-Si негизиндеги A356 үчүн жалпы чөгүү ырааттуулугу төмөнкүдөй:

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

β″ фазасы изилдөөдө моноклиндик Mg5Si6 катары каралат. Бул кичине жана көбүнчө когеренттүү ийне сымал чөкмөлөр дислокациялар менен күчтүү өз ара аракеттенет. Андан ары эскиртүүдө пайда болгон β′, B′ жана башка ири жарым-когеренттүү же когеренттүү эмес фазаларда дислокация механизми бара-бара Orowan айланып өтүүсүнө өтөт.

1 саат: баштапкы Al4Si метастабилдүү фазалары

1 саат эскиртилген үлгүлөрдө болжол менен 38,16 ± 5,53 nm өлчөмдөгү гранулалуу чөкмөгө окшош бөлүкчөлөр байкалган. HRTEM жана FFT талдоосу бул түзүлүштөр Al4Si метастабилдүү фазасына шайкеш келерин көрсөткөн. Авторлор бул бөлүкчөлөр 170 °Cде эскиртүү учурунда жаңыдан пайда болбогонун; башында атомдоштурулган A356 порошогунун тез катууланышы учурунда пайда болуп, кийинки өндүрүш баскычтарында толук эрибей калган метастабилдүү фазалар экенин түшүндүрүшөт.

Бул баскычта ачык GP аймагы көрүнбөйт. Анын ордуна жергиликтүү кристалл торунун кеңейүүлөрү жана тез суутуу учурунда пайда болгон дислокация аймактары кийинки эскиртүүдө эриген атомдордун топтолушу үчүн ылайыктуу ядролонуу жерлерин түзөт.

4 саат: чөкмөлөрдүн ар түрдүүлүгүнүн тез өсүшү

4 саатта микроструктура татаалдашат. Гранулалуу Si-бай метастабилдүү фазалардан тышкары, майда ийне сымал Mg-бай кластерлер, GP аймактары, β″ фазасы, B′ жана β′ сыяктуу чөкмөлөр байкалган. Изилдөө ошондой эле узак мезгилдүү катмарлануу тартибине окшош Al-Si метастабилдүү түзүлүштөрүн билдирет.

Бул баскычта β″ жана GP тибиндеги когеренттүү чөкмөлөр дислокациялар аларды кесип өтүү аркылуу бекемдик түзсө, B′ сыяктуу ири чөкмөлөр үчүн Orowan компоненти иштей баштайт.

8 саат: биринчи бекемдик чокусу

8 саатта көп сандагы ийне сымал жана чекит сымал β″ чөкмөлөрү байкалат. β″ фазасынын көлөмдүк үлүшү %0,64 болуп, изилдөөдөгү биринчи максимумуна жетет. β″ чөкмөлөрү Al матрицасы менен жогорку когеренттүүлүктү көрсөткөндүктөн, дислокациялардын чөкмөлөрдү кесиши; когеренттүүлүк чыңалуусу жана серпилгич модулдун дал келбестиги аркылуу күчтүү каршылык түзөт.

Бул шартта өлчөнгөн микрокатуулук 101,2 HV, агуу чеги 237,2 MPa жана акыркы созулуу бекемдиги 308,4 MPa. Үзүлүүдөгү узаруу %9,5. Булак кириш жана жыйынтык бөлүмдөрүндө агуу чегин 238,0 MPa деп тегеректелген/башкача түрдө берет; эксперименттик таблицада 237,2 MPa болгондуктан, маалымат өткөрүүдө таблицадагы маани сакталган.

12 саат: классикалык ашыкча эскирүү тенденциясы

12 саатта β″ чөкмөлөрүнүн өлчөмү да, көлөмдүк үлүшү да азаят. β″ көлөмдүк үлүшү %0,22ге түшүп, β′ көлөмдүк үлүшү %0,91ге көтөрүлөт. Муну менен катар бекемдик биринчи чокудан кийин төмөндөйт. Бул β″ фазасынын эриши же β′ фазасына өтүшү менен когеренттүү-кесүү механизминин алсырашына ылайык келет.

Бирок 12 сааттык абал кадимки акыркы ашыкча эскирүү чекити эмес. Диаметри болжол менен 2 nm болгон жаңы GP аймактарынын, β″ чөкмөлөрүнүн, элементтик Si фазаларынын жана Si-бай иреттелген түзүлүштөрдүн көрүнүшү матрица ичинде экинчи чөгүү цикли башталганын көрсөтөт.

24 саат: экинчи жана жогору бекемдик чокусу

24 саатта Si-бай бөлүкчө фазасынын орточо өлчөмү 27,67 ± 4,77 nm болуп, көлөмдүк үлүшү 12 сааттагы %2,12ден %7,25ке өсөт. Ошол эле учурда β″ көлөмдүк үлүшү %0,50гө көтөрүлүп, 8 сааттагы %0,64 деңгээлине кайра жакындайт.

β″ чөкмөлөрүнүн орточо узундугу 46,70 ± 7,56 nm, кесилиш аянты 22,36 ± 5,50 nm² деп өлчөнгөн. Бул кесилиш аянты 8 сааттык биринчи чокудагы 6,28 ± 1,36 nm² маанисинен кыйла жогору. β′ чөкмөлөрү да чоңойгон.

Экинчи чокунун физикалык түшүндүрмөсү эки параллелдүү бекемденүү каналына негизделет. Кайра көбөйгөн β″ популяциясы дислокация-кесүү механизми менен күчтүү салым берет. Көлөмдүк үлүшү жогору Si-бай бөлүкчөлөр болсо дислокациялардын бөлүкчөлөрдү Orowan шакектерин түзүп айланып өтүшүн кыйындатат. Бул экинчи компонент 24 сааттык чокунун 8 сааттык биринчи чокудан жогору болушуна жардам берет.

48 саат: жогорку эскиртүү платосу

48 саатта ийне сымал β″ фазасынын микроструктурадагы мааниси төмөндөйт; көп сандагы Si-бай гранулалуу фазалар жана ири β′/β чөкмөлөрү үстөмдүк кылат. Бөлүкчө сымал чөкмөлөрдүн көлөмдүк үлүшү %8,73кө көтөрүлөт. β′/β чөкмөлөрүнүн орточо узундугу 97,91 ± 23,20 nm жана көлөмдүк үлүшү %1,28 деп билдирилген.

Бул баскычта кесүү бекемденүүсү алсырайт, бирок көп сандагы Si-бай бөлүкчөлөрдүн жана ири β′/β фазаларынын Orowan салымы бекемдиктин тез төмөндөшүнө жол бербейт. Ошондуктан 24–48 сааттын аралыгында жогорку эскиртүү платосу сакталат. Бирок үзүлүүдөгү узаруу 48 саатта %6,2ге төмөндөйт; ири жарым-когеренттүү жана когеренттүү эмес фазалардын матрицага салыштырмалуу деформациялык шайкештигинин начар болушу муну менен байланыштуу.

Изилдөөгө мүнөздүү чөгүү ырааттуулугу

Авторлор TEM натыйжаларынан чыгарган изилдөөгө мүнөздүү эволюция төмөнкүдөй жыйынтыкталат:

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

Кесүү Бекемденүүсү менен Orowan Бекемденүүсүнүн Айырмасы Бул Изилдөөдө Эмне Үчүн Маанилүү?

Кесүү бекемденүүсүндө майда жана когеренттүү β″ чөкмөлөрүн дислокациялар кесип өткөндө когеренттүүлүк жана серпилгич модулдун дал келбестиги дислокация кыймылына каршылык көрсөтөт; Orowan бекемденүүсүндө болсо ири же когеренттүүлүгү төмөн Si-бай, β′ жана β фазаларын кесип өтүү мүмкүн болбогондуктан дислокациялар бөлүкчөлөрдү айланып өтөт. Эки чокулуу жүрүм-турум эскиртүү убактысына жараша ушул эки механизмдин салыштырмалуу салымдары өзгөрүшү менен түзүлөт.

Когеренттүүлүк жана модул дал келбестигинин салымы

Изилдөөдө β″ фазасынын кесүү бекемденүүсү үчүн когеренттүүлүк бекемденүүсү жана серпилгич модулдун дал келбестиги негиз катары алынган. Когеренттүүлүк салымы:

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

менен берилет. Бул жерде \(M\) Taylor фактору, \(G\) Al матрицасынын жылышуу модулу, \(\varepsilon\) чөкмө менен матрицанын ортосундагы когеренттүүлүк дал келбестик деформациясы, \(r\) жылышуу тегиздигиндеги эквиваленттүү чөкмө радиусу, \(f_V\) көлөмдүк үлүш жана \(b\) Burgers векторунун чоңдугу.

Изилдөөдө \(M=3.06\), \(G=26.9\,\mathrm{GPa}\) жана \(b=0.29\,\mathrm{nm}\) колдонулган.

Модул дал келбестигинин салымы:

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

түрүндө эсептелет. \(\Delta G\) — чөкмө менен Al матрицасынын ортосундагы жылышуу модулунун айырмасы.

Orowan салымы

Бөлүкчөлөр дислокация тарабынан кесилбестен айланып өтүлгөн учурда изилдөө төмөнкү Orowan байланышын колдонот:

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

\(d\) орточо чөкмө диаметрин, \(\lambda\) болсо бөлүкчөлөрдүн ортосундагы орточо аралыкты билдирет. \(\lambda\) кичирейген сайын дислокациялар өтө ала турган боштук тарып, Orowan каршылыгы жогорулайт. Изилдөөдө бөлүкчө сымал Si-бай чөкмөлөр менен β′/β чөкмөлөрүнүн геометриялары айырмалангандыктан, бул салымдар өз-өзүнчө эсептелген.

Бириктирилген чөкмө бекемденүүсү

Кесүү жана Orowan салымдары изилдөөдө квадраттардын суммасы ыкмасы менен бириктирилет:

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

Бул жерде \(\sigma_p\) жалпы чөкмө бекемденүүсү, \(\sigma_{sh}\) кесүү механизминин салымы жана \(\sigma_{or}\) Orowan салымы.

Катуу эритме бекемденүүсү

Катуу эритменин салымы булакта:

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

менен эсептелет. \(\varepsilon_{SS}\) эриген атомдор пайда кылган кристалл торунун деформациясын, \(c\) эриген атомдордун концентрациясын билдирет. Булактагы эсептөөлөргө ылайык баштапкы абалда жалпы катуу эритме салымы болжол менен 14,4 MPa болсо, Mg жана Siнин тиешелүү өзгөрүүсү болжол менен 5 MPa деңгээлинде болгондуктан эскиртүү учурунда катуу эритме салымынын азайышы чөкмө бекемденүүсүнө салыштырмалуу экинчи даражадагы деп кабыл алынган.

Модель менен өлчөөнүн шайкештиги

Авторлордун бекемденүү модели эксперименттик агуу чегиндеги эки максимумдун жалпы формасын кайра чыгарат. β″ фазасынын эсептелген кесүү салымы эскиртүү убактысы боюнча эки чокулуу мүнөз көрсөтүп, β″ көлөмдүк үлүшүнүн өзгөрүшүн жакындан ээрчийт. Si-бай бөлүкчөлөрдүн Orowan салымы болсо эскиртүү уланган сайын айкын өсөт.

Модель кемчиликсиз эмес. Алгачкы 8 саатта Al-Si метастабилдүү фазаларынын эришине байланышкан бекемдик жоготуусу моделге кошулбагандыктан, эсептелген маани өлчөөдөн бир аз жогору калат. 48 саатта болсо β′/β жана Si-бай бөлүкчөлөрдүн аралыктарын өз-өзүнчө эсептөө чыныгы аралаш бөлүкчө бөлүштүрүлүшүн жетиштүү чагылдырбагандыктан, модель эксперименттик агуу чегин төмөн баалайт.

Өзөк-кабык бөлүкчөлөрдүн сынуу жүрүм-турумундагы ролу

8 жана 24 сааттык чоку шарттарындагы сынуу беттери негизинен чуңкурчалардан жана жыртылуу кырларынан турган ийкемдүү сынуу белгилерин көрсөтөт. Айрым өзөк-кабык бекемдегичтери сынып калганы менен, кесилиш байкоолорунда жараканын учу бөлүкчө аймагынан Al матрицасына өткөндө мокоп калат.

Изилдөө бул жүрүм-турумду ийкемдүү Ti өзөгү менен Al матрицасы морт интерметаллдык кабыктын айланасында жараканын өсүшүн жайлата алышы менен байланыштырат. Эскиртүү учурунда өзөк-кабык геометриясынын негизинен сакталуусу бул жарака учунун мокошуу таасиринин эки чоку абалында тең улануусун камсыз кылат.

Изилдөө колдогон жана колдобогон жыйынтыктар

Изилдөө колдойт: Каралган Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al композитинде 170 °Cде эскиртүү учурунда 8 жана 24 саатта эки механикалык касиет чокусу пайда болот. TEM натыйжалары β″ фазасы эки чокуда тең борбордук роль ойной турганын, экинчи чоку болсо кошумча түрдө Si-бай бөлүкчөлөрдүн өсүп жаткан Orowan салымы менен колдоого алынарын көрсөтөт.

Изилдөө колдобойт: Ошол эле 8 жана 24 сааттык оптимумдар бардык A356 эритмелеринде же бардык бөлүкчө менен бекемделген Al композиттеринде пайда болору көрсөтүлгөн эмес. Изилдөө өнөр жайлык өндүрүш масштабында узак мөөнөттүү чарчоо, эскирүү, коррозия же кызмат мөөнөтү сыноолорун жүргүзбөйт. Экинчи чокунун механизми да механикалык ийри сызыктан гана чыгарылган эмес; ал изилденген үлгүлөрдөгү TEM менен бекемденүү моделин биргелешип чечмелөөгө негизделет.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Баштапкы материалдар

A356 эритме порошогунун номиналдык курамы салмактык пайыз менен Al-7Si-0.24Mg болуп, орточо бөлүкчө өлчөмү 19,44 µm. Таза Ti порошогунун тазалыгы %98,82, орточо бөлүкчө өлчөмү 19,85 µm. Баштапкы курам Ti A356 менен толук реакцияга кирген учурда көлөм боюнча %10 Al3Ti түзүлө тургандай долбоорлонгон.

Порошок-тиксоформалоо процесси

Порошоктор долбоорлонгон катышта аралаштырылган. Шар/порошок салмактык катышы 5, айлануу ылдамдыгы 100 rad/dak жана жалпы аралаштыруу убактысы 40 мүнөт. Ар бир 10 мүнөттүк майдалоодон кийин 5 мүнөт муздатуу колдонулуп, айлануу багыты тескерисине өзгөртүлгөн.

Аралашма вакуумдук ысык престе 200 °Cде, 440 kN жүк астында 30 мүнөт пресстелип, диаметри 45 mm болгон цилиндр сымал даярдамага айландырылган. Даярдамалар андан кийин \(10^{-2}\) torrдан төмөн вакуумда 595 °Cде 50 мүнөт жарым-жартылай кайра эритилип, 200 °Cге алдын ала ысытылган калыпка тез өткөрүлүп, 190 MPa басым астында 20 секунд тиксоформаланган.

Жылуулук иштетүү

Композиттер зымдык электроэрозия менен радиалдык багытта калыңдыгы 2 mm болгон тилкелерге бөлүнгөн. Үлгүлөр 545 °Cде 1 саат эритмеге келтирүү иштетүүсүнөн өткөрүлүп, андан соң 60 °C сууда тез суутулган. Табигый эскирүүнүн таасирин чектөө үчүн жасалма эскиртүү тез суутуудан кийинки бир сааттын ичинде башталган.

Эскиртүү температурасы 170 °C болуп, убакыттар 1ден 48 саатка чейин өзгөртүлгөн. Эскиртүү аяктагандан кийин үлгүлөр абада табигый түрдө муздатылган.

Механикалык сыноолор

Vickers микрокатуулугу WILSON VH1202 аспабында 100 g жүк жана 15 секунд кармоо убактысы менен өлчөнгөн. Ар бир шарт үчүн беш жарактуу өлчөөнүн орточо мааниси колдонулган.

Созуу сыноолору Model 5982 электрондук универсалдык сыноо машинасында бөлмө температурасында жүргүзүлгөн. Үлгүлөрдүн өлчөө узундугу 10 mm, кесилиши 2 mm × 2,5 mm. Созуу ылдамдыгы 0,5 mm/dak; деформация видеоэкстензометр менен өлчөнүп, созулуу бекемдиги үч үлгүнүн орточо мааниси катары берилген.

Микроструктура жана чөкмөлөрдү мүнөздөө

Жалпы микроструктура LSM 800 оптикалык микроскопу жана EDS менен жабдылган QUANTA FEG 450 SEM аркылуу изилденген. Чөкмөлөр FEI Talos F200X (S)TEM аспабында 200 keV ылдамдатуучу чыңалууда; SAED, BF, HRTEM, HAADF-STEM жана EDS карталоо ыкмалары менен мүнөздөлгөн.

TEM фольгалары %5 перхлор кислотасы жана %95 этанол электролитинде −30 °C жана 40 V шартында электрополировкалоо менен даярдалып, андан соң Gatan 695 иондук жылмалагычында 3–5 keV ылдамдатуучу чыңалуу жана 3–8° чачыратуу бурчтары менен жукаратылган.

Негизги механикалык касиеттер

Булактагы сандык айырма боюнча эскертүү: 1-таблица 24 сааттагы катуулукту 102,3 HV деп көрсөтсө, ошол эле изилдөөнүн негизги тексти жана жыйынтык бөлүмү 105,3 HV деп билдирет. Ошондой эле 1-таблица жана аннотация 8 сааттагы агуу чегин 237,2 MPa деп берсе, кириш жана жыйынтык бөлүмдөрүндө 238,0 MPa колдонулат. Бул айырмачылыктар булактын өзүндө чечилбегендиктен, Verianla аларды бир мааниге бириктирген эмес.

Бөлүкчө сымал чөкмөлөрдүн эволюциясы

Алгачкы 12 саатта бул бөлүкчө тобунун көлөмдүк үлүшү азаят; булак бул азайууну башынан калган Al-Si метастабилдүү фазаларынын эриши менен байланыштырат. 24 сааттан тартып жаңы Si-бай бөлүкчөлөрдүн интенсивдүү чөгүшү себептүү тенденция тескери өзгөрөт.

β-түрүндөгү чөкмөлөрдүн критикалык өзгөрүшү

Бул таблица эки чоку механизминин эң маанилүү сандык далилдеринин бирин берет: β″ көлөмдүк үлүшү 8 саатта жогору болуп, 12 саатта төмөндөйт, бирок 24 саатта кайра өсөт. Ошол эле учурда 24 сааттагы β″ чөкмөлөрүнүн кесилиш аянты 8 сааттагы β″ чөкмөлөрүнө караганда чоң.

Биринчи жана экинчи чокунун механикалык салыштырылышы

Куюлган абалга салыштырганда 8 сааттык шартта агуу чеги болжол менен %72,8, ал эми UTS %25,2 жогорулайт. 24 сааттык шартта өсүштөр тиешелүүлүгүнө жараша %82,2 жана %29,5. Үзүлүүдөгү узаруу эки чокуда тең куюлган абалдан бир аз төмөн болсо да, %8ден жогору бойдон калат.

48 саатта агуу чеги дагы эле 246,2 MPa деңгээлинде; бирок үзүлүүдөгү узаруунун %6,2ге түшүшү жогорку эскиртүү платосу ийкемдүүлүк жагынан чыгымсыз эмес экенин көрсөтөт.

Бекемденүү моделинин логикасы

Изилдөө эскиртүүгө чейин өзөк-кабык бөлүкчөлөрү түзгөн данды майдалоо, геометриялык зарыл дислокациялар, жылуулук дал келбестиги, жүктү өткөрүү жана катуу эритме салымдарын мурунку модель алкагы менен карайт. Эскиртүү учурунда баштапкы Al жана өзөк-кабык бөлүкчөлөрдүн өлчөмдөрү негизинен туруктуу калгандыктан, учурдагы изилдөөнүн негизги эсеби чөкмө бекемденүүсүнө багытталган.

Эскиртүү 0 h агуу чеги баштапкы маани катары кабыл алынып:

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

байланышы аркылуу эксперименттик агуу чеги чөкмө жана катуу эритме салымдары боюнча бааланган.

Моделди чечмелөөнүн чеги

Эсептелген жана эксперименттик агуу чектери жалпы эки чокулуу тенденция боюнча шайкеш келет; бирок модель бардык өз ара аракеттенүүлөрдү толук чагылдырбайт. Айрыкча баштапкы Al-Si метастабилдүү фазасынын эришинин терс салымы алгачкы сааттарда моделге киргизилген эмес; 48 саатта ар башка чөкмө үй-бүлөлөрүнүн мейкиндиктеги чыныгы аралаш бөлүштүрүлүшү жөнөкөйлөштүрүлгөн. Ошондуктан модель механизмди колдогон физикалык түшүндүрүү куралы болуп саналат; өлчөөлөрдү түздөн-түз алмаштырган кемчиликсиз божомол модели эмес.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

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

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

Жооптуу автор: Tijun Chen.

Мекемелер: 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.

Платформа: SSRN.

SSRN Abstract ID: 7379988.

DOI: 10.2139/ssrn.7379988.

Расмий каттоо датасы: 31 Август 2026.

Булактын түрү: Эксперименттик материал таануу жана чөкмө менен катуулануу боюнча изилдөө; preprint.

Рецензиялоо абалы: Булак PDF документинде изилдөө али рецензиядан өтпөгөнү ачык көрсөтүлгөн.

Лицензия/автордук укук: SSRN жазуусу “All rights reserved. No reuse allowed without permission” статусунда. Ошондуктан түпнуска микроскопия панелдери, фигуралардын жайгашуусу жана таблицалардын композициясы Verianla ичинде көчүрүлгөн эмес; илимий фактылар жана сандык маалыматтар өз алдынча окутуучу түзүмдө кайра уюштурулган.

Каржылоо: National Natural Science Foundation of China, грант No. 51564035.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор изилдөөгө таасир эткен белгилүү каржылык кызыкчылык же жеке мамиле бар экенин билдиришкен эмес.

Маалыматтардын жеткиликтүүлүгү: Булак маалыматтар суроо-талап боюнча бөлүшүлөрүн билдирет.

CRediT: Zhiguo Zhang — концептуалдаштыруу, ыкма, изилдөө, маалыматтарды курациялоо, формалдуу талдоо, визуалдаштыруу жана алгачкы долбоор; Tijun Chen — концептуалдаштыруу, ыкма, жетекчилик, ресурстар менен камсыздоо, каржылоо жана карап чыгуу/редакциялоо; Min Gao — ыкма, формалдуу талдоо жана карап чыгуу/редакциялоо; Pengpeng Pu — изилдөө.

Негизги методологиялык чектөө: Натыйжалар бир композиттик система жана бир гана жасалма эскиртүү температурасы болгон 170 °C үчүн алынган. Микроструктура-бекемдик байланыштары күчтүү TEM далилдери жана механикалык моделдөө менен колдоого алынганы менен, ар башка өндүрүш жолдору, башка бекемдөөчү үлүштөр жана кызмат шарттары изилдөөнүн алкагында ырасталган эмес.

Булактагы сандык шайкешсиздик: 24 сааттагы катуулук 1-таблицада 102,3 HV, негизги текстте жана жыйынтыктарда 105,3 HV; 8 сааттагы агуу чеги 1-таблицада жана аннотацияда 237,2 MPa, кириш жана жыйынтык бөлүмүндө 238,0 MPa деп берилет. Verianla бул айырмачылыктарды үнсүз бириктирген эмес.