Композити Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al, композити металл-матрицавии бо зарраҳо мустаҳкамшуда мебошад, ки дар он зарраҳои in-situ-и ядро-қабатӣ аз ядрои боқимондаи Ti ва қабати интерметаллии бар асоси Al-Si-Ti иборат буда, матритсаи алюминии A356-ро мустаҳкам мекунанд. Дар таҳқиқот ин композит бо усули тиксоформонии хока омода шуда, дар 545 °C ба муддати 1 соат коркарди маҳлулсозӣ гирифта ва сипас дар 170 °C барои 1–48 соат пиронида шудааст. Санҷишҳои сахтӣ ва кашиш ба ҷойи як қуллаи классикии пиршавӣ ду қуллаи ҷудогонаи мустаҳкамиро дар 8 ва 24 соат нишон доданд. Қуллаи аввал асосан бо мустаҳкамшавии аз буридани таҳшинҳои когерентии β″ ба вуҷудомада; қуллаи дуюми баландтар бошад бо илова шудани саҳми Orowan-и зарраҳои Si-бой ба фазаи аз нав ташаккулёфтаи β″ шарҳ дода мешавад.

Ҳадди ҷорӣшавии композити дар ҳолати рехта 137,3 MPa буд, дар ҳоле ки барои намунаи 8 соат пиронидашуда мувофиқи Ҷадвали 1 ба 237,2 MPa ва дар 24 соат ба 250,2 MPa расид. Мустаҳкамии ниҳоии кашиш дар ҳамин шароит мутаносибан 308,4 MPa ва 319,0 MPa буд. Дарозшавӣ ҳангоми кандашавӣ дар ҳолати рехта %10,4 буд ва дар ду қулла мутаносибан дар сатҳи %9,5 ва %8,2 боқӣ монд. Аз ин рӯ, таҳқиқот нишон медиҳад, ки афзоиши назарраси мустаҳкамиро бе табдил ёфтани раванд ба мортшавии пурра ба даст овардан мумкин аст.

Таҳлили микроструктурӣ нишон медиҳад, ки қуллаи дуюмро танҳо бо пайдарпаии классикии пиршавии зиёдатии β″→β′ шарҳ додан мумкин нест. Ҳангоми пиршавӣ фазаҳои метастабилии Al-Si монанди Al4Si, ки аз ибтидо мавҷуд буданд, ҳал мешаванд; ин ҳалшавӣ ва ҳал шудани фазаҳои барвақтташаккулёфтаи Mg-бой B′ ба матритса атомҳои нави ҳалшударо таъмин мекунанд. Дар натиҷа, ҳангоми пиршавии зиёдатӣ минтақаҳои GP ва фазаҳои β″ метавонанд аз нав ташаккул ёбанд, ҳамзамон зарраҳои Si-и элементӣ ва сохторҳои тартибёфтаи Si-бой таҳшин мешаванд. Дар 24 соат ҳиссаи ҳаҷмии β″ боз ба %0,50 боло меравад, дар ҳоле ки фазаи зарраҳои Si-бой ба %7,25 мерасад.

Тафсири таҳқиқот бо шароити лабораторӣ маҳдуд аст. Натиҷаҳои баррасишуда барои таркиби мушаххаси Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al, усули истеҳсол ва барномаи пиршавии 170 °C ба даст омадаанд. Барои дигар композитҳои A356, мустаҳкамкунандаҳои гуногуни ядро-қабатӣ ё барномаҳои саноатии коркарди гармӣ пайдо шудани ҳамон ду вақти қулла ё ҳамон арзишҳои мустаҳкамӣ нишон дода нашудааст.

Чаро рафтори пиршавии дуқуллагӣ муҳим аст?

Дар хӯлаҳои бар асоси Al-Mg-Si, ки бо таҳшиншавӣ сахт карда мешаванд, мустаҳкамӣ одатан бо пешрафти пиршавӣ меафзояд, дар тақсимоти оптималии таҳшинҳо ба як максимум мерасад ва баъд бо калон шудани таҳшинҳо ва гум шудани когерентӣ коҳиш меёбад. Аммо дар композити Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al мустаҳкамӣ пас аз максимуми аввал кам шуда, баъд аз нав афзуда максимуми дуюмро ба вуҷуд меорад. Ин афзоиши дуюм нишон медиҳад, ки пиршавии зиёдатӣ танҳо нармшавии пайвастаро маъно надорад ва фазаҳои метастабилии ҳалшаванда метавонанд барои давраҳои нави таҳшиншавӣ мавод таъмин кунанд.

Чаро дар ин Композит Мустаҳкамшавии Пиршавии Дуқуллагӣ Ба Вуҷуд Меояд?

Рафтори дуқуллагӣ дар композити Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al аз он ба вуҷуд меояд, ки пас аз максимуми аввал дар 8 соат, ки бо мустаҳкамшавии қавии буришии таҳшинҳои β″ ҳосил мешавад, фазаҳои метастабилии Al-Si ва фазаҳои Mg-бой B′ ҳал шуда ба матритса атомҳои нави ҳалшударо медиҳанд, ин раванд таҳшиншавии дубораи минтақаҳои GP ва фазаҳои β″-ро дастгирӣ мекунад ва ҳамзамон зарраҳои Si-бой мустаҳкамшавии Orowan-ро таъмин менамоянд.

Сохтори зарраи мустаҳкамкунандаи ядро-қабатӣ

Дар зарраҳои мустаҳкамкунандаи композит дар марказ ядрои боқимондаи Ti мавҷуд аст. Қабати хокистарранги атроф асосан аз нанозарраҳои Ti(Al,Si)2, ки ҳамчун τ2 муайян шудаанд, иборат аст; дар минтақаҳои монанди дандонаи арра дар канори қабат τ1, яъне фазаи Ti7Al5Si12 муайян шудааст. Тасвирҳои микроструктурии таҳқиқот нишон медиҳанд, ки ҳангоми пиршавӣ дар 170 °C морфологияи умумии курашакли ин зарраҳои ядро-қабатӣ ба таври назаррас тағйир наёфтааст.

Ин мушоҳида аз нуқтаи назари механизм муҳим аст. Азбаски пас аз пиршавӣ дар андозаи зарраҳои асосии Al ва мустаҳкамкунандаҳои ядро-қабатӣ тағйири калон дида намешавад, афзоиши иловагии мустаҳкамӣ аз пиршавӣ асосан на аз тағйири геометрияи мустаҳкамкунанда, балки аз эволютсияи таҳшинҳои наноскопӣ дар матритсаи Al сар мезанад.

Таъсири коркарди маҳлулсозӣ

Дар микроструктураи рехта зарраҳои ибтидоии Al, минтақаҳои сахтшавии дуюмдараҷа, сохторҳои эвтектикии Si/Mg2Si ва мустаҳкамкунандаҳои ядро-қабатӣ якҷоя мавҷуданд. Пас аз коркарди маҳлулсозӣ дар 545 °C барои 1 соат миқдори сохтори эвтектикӣ кам мешавад, зарраҳои ибтидоии Al бо камолёбии Ostwald калон мешаванд ва Si-и эвтектикӣ курашаклтар мегардад. Ин ҳолат дар вазъияти фавран пас аз маҳлулсозӣ, яъне пиршавии 0 h, ҳамроҳ бо боло рафтани дарозшавӣ ҳангоми кандашавӣ то %15,4 мушоҳида шудааст.

Пайдарпаии классикии таҳшиншавӣ дар низоми A356

Дар чаҳорчӯбаи назариявии таҳқиқот пайдарпаии умумии таҳшиншавӣ барои A356-и бар асоси Al-Mg-Si чунин аст:

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

Фазаи β″ дар таҳқиқот ҳамчун Mg5Si6-и моноклинӣ баррасӣ мешавад. Ин таҳшинҳои хурду асосан когерентии сӯзаншакл бо дислокатсияҳо ҳамкории қавӣ доранд. Дар пиршавии минбаъда, дар фазаҳои β′, B′ ва дигар фазаҳои калонтарини нимкогерентӣ ё ғайрикогерентӣ механизми дислокатсия тадриҷан ба даврзании Orowan мегузарад.

1 соат: фазаҳои метастабилии ибтидоии Al4Si

Дар намунаҳои 1 соат пиронидашуда зарраҳои доначашакли монанд ба таҳшин бо андозаи тақрибан 38,16 ± 5,53 nm мушоҳида шудаанд. Таҳлили HRTEM ва FFT нишон дод, ки ин сохторҳо ба фазаи метастабилии Al4Si мувофиқанд. Муаллифон шарҳ медиҳанд, ки ин зарраҳо ҳангоми пиршавии 170 °C нав ташаккул наёфтаанд; онҳо дар ибтидо ҳангоми сахтшавии босуръати хокаи атомизатсияшудаи A356 ба вуҷуд омада, дар марҳилаҳои баъдии истеҳсол пурра ҳал нашуда боқӣ мондаанд.

Дар ин марҳила минтақаи равшани GP дида намешавад. Баръакс, васеъшавиҳои маҳаллии шабакаи кристаллӣ ва минтақаҳои дислокатсионӣ, ки ҳангоми обутобдиҳии босуръат ба вуҷуд омадаанд, барои ҷамъшавии атомҳои ҳалшуда дар пиршавии минбаъда ҷойҳои мувофиқи ядрошавӣ ташкил медиҳанд.

4 соат: афзоиши босуръати гуногунии таҳшинҳо

Дар 4 соат микроструктура мураккабтар мешавад. Илова ба фазаҳои метастабилии доначашакли Si-бой, кластерҳои хурди сӯзаншакли Mg-бой, минтақаҳои GP, фазаи β″, таҳшинҳои B′ ва монанд ба β′ мушоҳида шудаанд. Таҳқиқот инчунин сохторҳои метастабилии Al-Si-ро, ки ба тартиби қабатбандии давраи дароз монанданд, гузориш медиҳад.

Дар ин марҳила таҳшинҳои когерентии навъи β″ ва GP тавассути бурида шудани онҳо аз ҷониби дислокатсияҳо мустаҳкамӣ ба вуҷуд меоранд, дар ҳоле ки барои таҳшинҳои калонтар ба мисли B′ ҷузъи Orowan ба фаъол шудан оғоз мекунад.

8 соат: қуллаи якуми мустаҳкамӣ

Дар 8 соат шумораи зиёди таҳшинҳои β″-и сӯзаншакл ва нуқташакл мушоҳида мешаванд. Ҳиссаи ҳаҷмии фазаи β″ бо %0,64 ба максимуми якуми худ дар таҳқиқот мерасад. Азбаски таҳшинҳои β″ бо матритсаи Al когерентии баланд доранд, бурида шудани таҳшинҳо аз ҷониби дислокатсияҳо тавассути шиддати когерентӣ ва номувофиқии модули чандирӣ муқовимати қавӣ ба вуҷуд меорад.

Дар ин шароит микросахтии ченшуда 101,2 HV, ҳадди ҷорӣшавӣ 237,2 MPa ва мустаҳкамии ниҳоии кашиш 308,4 MPa аст. Дарозшавӣ ҳангоми кандашавӣ %9,5 мебошад. Манбаъ дар бахшҳои муқаддима ва хулоса ҳадди ҷорӣшавиро ба шакли гирдкардашуда/дигар 238,0 MPa медиҳад; азбаски дар ҷадвали таҷрибавӣ 237,2 MPa оварда шудааст, арзиши ҷадвал ҳангоми интиқоли маълумот нигоҳ дошта шудааст.

12 соат: тамоюли классикии пиршавии зиёдатӣ

Дар 12 соат ҳам андоза ва ҳам ҳиссаи ҳаҷмии таҳшинҳои β″ кам мешавад. Ҳиссаи ҳаҷмии β″ ба %0,22 поён меравад, дар ҳоле ки ҳиссаи ҳаҷмии β′ ба %0,91 меафзояд. Ҳамзамон мустаҳкамӣ пас аз қуллаи аввал коҳиш меёбад. Ин ба заиф шудани механизми когерентӣ-буришӣ дар натиҷаи ҳал шудани фазаи β″ ё табдили он ба фазаи β′ мувофиқ аст.

Аммо ҳолати 12 соат нуқтаи оддии ниҳоии пиршавии зиёдатӣ нест. Пайдо шудани минтақаҳои нави GP бо диаметри тақрибан 2 nm, таҳшинҳои β″, фазаҳои элементии Si ва сохторҳои тартибёфтаи Si-бой нишон медиҳад, ки дар дохили матритса давраи дуюми таҳшиншавӣ оғоз шудааст.

24 соат: қуллаи дуюм ва баландтари мустаҳкамӣ

Дар 24 соат андозаи миёнаи фазаи зарраҳои Si-бой 27,67 ± 4,77 nm буда, ҳиссаи ҳаҷмии он аз %2,12 дар 12 соат ба %7,25 меафзояд. Ҳамзамон ҳиссаи ҳаҷмии β″ ба %0,50 боло рафта, боз ба сатҳи %0,64 дар 8 соат наздик мешавад.

Дарозии миёнаи таҳшинҳои β″ 46,70 ± 7,56 nm ва масоҳати буриш 22,36 ± 5,50 nm² чен шудааст. Ин масоҳати буриш нисбат ба арзиши 6,28 ± 1,36 nm² дар қуллаи якуми 8 соат ба таври назаррас баландтар аст. Таҳшинҳои β′ низ калон шудаанд.

Шарҳи физикии қуллаи дуюм ба ду канали мустаҳкамшавии параллелӣ такя мекунад. Популятсияи аз нав афзудаи β″ тавассути механизми дислокатсия-буриш саҳми қавӣ медиҳад. Зарраҳои Si-бой бо ҳиссаи ҳаҷмии баланд бошад, гузаштани дислокатсияҳоро аз гирди зарраҳо бо ташаккули ҳалқаҳои Orowan душвор мекунанд. Ин ҷузъи дуюм ба баландтар шудани қуллаи 24 соат нисбат ба қуллаи аввали 8 соат мусоидат мекунад.

48 соат: платои баланди пиршавӣ

Дар 48 соат аҳамияти фазаи сӯзаншакли β″ дар микроструктура кам мешавад; фазаҳои сершумори доначашакли Si-бой ва таҳшинҳои калонтарини β′/β бартарӣ пайдо мекунанд. Ҳиссаи ҳаҷмии таҳшинҳои заррашакл ба %8,73 мерасад. Дарозии миёнаи таҳшинҳои β′/β 97,91 ± 23,20 nm ва ҳиссаи ҳаҷмии онҳо %1,28 гузориш шудааст.

Дар ин марҳила мустаҳкамшавии буришӣ заиф мешавад, аммо саҳми Orowan-и зарраҳои сершумори Si-бой ва фазаҳои калони β′/β аз фурӯпошии босуръати мустаҳкамӣ пешгирӣ мекунад. Аз ин рӯ, байни 24–48 соат платои баланди пиршавӣ нигоҳ дошта мешавад. Дарозшавӣ ҳангоми кандашавӣ бошад дар 48 соат ба %6,2 мефарояд; ин бо мутобиқати сусттари деформатсионии фазаҳои калони нимкогерентӣ ва ғайрикогерентӣ нисбат ба матритса алоқаманд карда мешавад.

Пайдарпаии таҳшиншавии хоси таҳқиқот

Эволютсияи хоси таҳқиқот, ки муаллифон аз натиҷаҳои TEM баровардаанд, чунин ҷамъбаст мешавад:

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

Чаро Фарқи Байни Мустаҳкамшавии Буришӣ ва Мустаҳкамшавии Orowan Дар Ин Таҳқиқот Муҳим Аст?

Дар мустаҳкамшавии буришӣ, ҳангоми бурида шудани таҳшинҳои хурд ва когерентии β″ аз ҷониби дислокатсияҳо, когерентӣ ва номувофиқии модули чандирӣ ба ҳаракати дислокатсия муқовимат мекунанд; дар мустаҳкамшавии Orowan бошад, азбаски фазаҳои калонтар ё камтар когерентии Si-бой, β′ ва β бурида намешаванд, дислокатсияҳо онҳоро давр мезананд. Рафтори дуқуллагӣ аз тағйирёбии саҳми нисбии ин ду механизм вобаста ба вақти пиршавӣ ба вуҷуд меояд.

Саҳми когерентӣ ва номувофиқии модул

Дар таҳқиқот барои мустаҳкамшавии буришии фазаи β″ мустаҳкамшавии когерентӣ ва номувофиқии модули чандирӣ асос гирифта шудаанд. Саҳми когерентӣ:

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

ифода мешавад. Дар ин ҷо \(M\) омили Taylor, \(G\) модули лағжиши матритсаи Al, \(\varepsilon\) деформатсияи номувофиқии когерентӣ байни таҳшин ва матритса, \(r\) радиуси эквивалентии таҳшин дар ҳамвории лағжиш, \(f_V\) ҳиссаи ҳаҷмӣ ва \(b\) бузургии вектори Burgers мебошад.

Дар таҳқиқот \(M=3.06\), \(G=26.9\,\mathrm{GPa}\) ва \(b=0.29\,\mathrm{nm}\) истифода шудаанд.

Саҳми номувофиқии модул:

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

ҳисоб карда мешавад. \(\Delta G\) фарқи модули лағжиш байни таҳшин ва матритсаи Al мебошад.

Саҳми Orowan

Дар ҳолате ки зарраҳо аз ҷониби дислокатсия бурида намешаванд ва дислокатсияҳо онҳоро давр мезананд, таҳқиқот муносибати зерини Orowan-ро истифода мебарад:

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

\(d\) диаметри миёнаи таҳшин ва \(\lambda\) фосилаи миёнаи байни зарраҳоро ифода мекунад. Ҳар қадар \(\lambda\) хурд шавад, фосилаи гузаштани дислокатсияҳо тангтар мегардад ва муқовимати Orowan меафзояд. Азбаски дар таҳқиқот геометрияи таҳшинҳои заррашакли Si-бой ва таҳшинҳои β′/β фарқ мекунад, ин саҳмҳо алоҳида ҳисоб карда шудаанд.

Мустаҳкамшавии якҷояи таҳшинӣ

Саҳмҳои буришӣ ва Orowan дар таҳқиқот бо усули ҷамъбасти квадратҳо якҷоя карда мешаванд:

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

Дар ин ҷо \(\sigma_p\) мустаҳкамшавии умумии таҳшинӣ, \(\sigma_{sh}\) саҳми механизми буриш ва \(\sigma_{or}\) саҳми Orowan мебошад.

Мустаҳкамшавии маҳлули сахт

Саҳми маҳлули сахт дар манбаъ:

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

ҳисоб карда мешавад. \(\varepsilon_{SS}\) деформатсияи шабакаи кристаллиро, ки атомҳои ҳалшуда ба вуҷуд меоранд, ва \(c\) консентратсияи атомҳои ҳалшударо ифода мекунад. Мувофиқи ҳисобҳои манбаъ, дар ҳолати ибтидоӣ саҳми умумии маҳлули сахт тақрибан 14,4 MPa буд, ва азбаски тағйири мувофиқи Mg ва Si тақрибан дар сатҳи 5 MPa аст, камшавии саҳми маҳлули сахт дар давраи пиршавӣ нисбат ба мустаҳкамшавии таҳшинӣ дуюмдараҷа ҳисоб шудааст.

Мутобиқати модел ва ченкунӣ

Модели мустаҳкамшавии муаллифон шакли умумии ду максимуми ҳадди ҷорӣшавии таҷрибавиро аз нав тавлид мекунад. Саҳми ҳисобшудаи буришии фазаи β″ дар давоми вақти пиршавӣ хусусияти дуқуллагӣ нишон дода, тағйири ҳиссаи ҳаҷмии β″-ро наздик пайгирӣ мекунад. Саҳми Orowan-и зарраҳои Si-бой бошад бо пешрафти пиршавӣ ба таври равшан меафзояд.

Модел комил нест. Дар 8 соати аввал ба модел ворид нашудани талафоти мустаҳкамӣ аз ҳалшавии фазаҳои метастабилии Al-Si боис мешавад, ки арзиши ҳисобшуда аз ченкунӣ каме баландтар монад. Дар 48 соат бошад, ҳисобкунии мустақили фосилаҳои β′/β ва зарраҳои Si-бой тақсимоти воқеии омехтаи зарраҳоро кофӣ намояндагӣ намекунад ва модел ҳадди ҷорӣшавии таҷрибавиро аз воқеият пасттар пешгӯӣ мекунад.

Нақши зарраҳои ядро-қабатӣ дар рафтори шикаст

Сатҳҳои шикасти шароити қуллаи 8 ва 24 соат асосан хусусиятҳои шикасти пластикиро нишон медиҳанд, ки аз чуқурчаҳо ва қаторҳои кандашавӣ иборатанд. Гарчанде баъзе мустаҳкамкунандаҳои ядро-қабатӣ мешикананд, дар мушоҳидаҳои буришӣ нӯги тарқиш ҳангоми аз минтақаи зарраҳо ба матритсаи Al гузаштан кунд мешавад.

Таҳқиқот ин рафторро ба он вобаста мекунад, ки ядрои пластикии Ti ва матритсаи Al метавонанд паҳншавии тарқишро дар атрофи қабати интерметаллии морт суст кунанд. Дар вақти пиршавӣ асосан нигоҳ доштани геометрияи ядро-қабатӣ имкон медиҳад, ки ин таъсири кундшавии тарқиш дар ҳар ду ҳолати қулла идома ёбад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад ва дастгирӣ намекунад

Таҳқиқот дастгирӣ мекунад: Дар композити баррасишудаи Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al ҳангоми пиршавӣ дар 170 °C дар 8 ва 24 соат ду қуллаи хосиятҳои механикӣ ба вуҷуд меояд. Натиҷаҳои TEM нишон медиҳанд, ки фазаи β″ дар ҳар ду қулла нақши марказӣ дорад ва қуллаи дуюм инчунин бо афзоиши саҳми Orowan-и зарраҳои Si-бой дастгирӣ мешавад.

Таҳқиқот дастгирӣ намекунад: Нишон дода нашудааст, ки ҳамон оптимумҳои 8 ва 24 соат дар ҳамаи хӯлаҳои A356 ё ҳамаи композитҳои Al-и бо зарраҳо мустаҳкамшуда ба вуҷуд меоянд. Таҳқиқот дар миқёси истеҳсолии саноатӣ санҷишҳои дарозмуддати хастагӣ, фарсудашавӣ, зангзанӣ ё мӯҳлати хизматро иҷро намекунад. Механизми қуллаи дуюм низ танҳо аз каҷи механикӣ бароварда нашудааст; он ба тафсири якҷояи TEM ва модели мустаҳкамшавӣ дар намунаҳои таҳқиқшуда такя мекунад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Маводи ибтидоӣ

Таркиби номиналии хокаи хӯлаи A356 аз рӯи фоизи вазнӣ Al-7Si-0.24Mg буда, андозаи миёнаи зарраҳо 19,44 µm аст. Хокаи тозаи Ti покии %98,82 дорад ва андозаи миёнаи зарраҳояш 19,85 µm аст. Таркиби ибтидоӣ тавре тарҳрезӣ шудааст, ки агар Ti бо A356 пурра вокуниш кунад, аз рӯи ҳаҷм %10 Al3Ti ҳосил шавад.

Раванди тиксоформонии хока

Хокаҳо бо таносуби тарҳрезишуда омехта шудаанд. Таносуби вазнии тӯб/хока 5, суръати гардиш 100 rad/dak ва вақти умумии омехтакунӣ 40 дақиқа аст. Пас аз ҳар 10 дақиқаи осиёбкунӣ 5 дақиқа хунуккунӣ истифода шуда, самти гардиш баръакс гардонида шудааст.

Омехта дар пресси гарми вакуумӣ дар 200 °C, зери бори 440 kN барои 30 дақиқа прес карда шуда, ба заготовкаи силиндрии диаметраш 45 mm табдил дода шудааст. Сипас заготовкаҳо дар вакууми камтар аз \(10^{-2}\) torr дар 595 °C барои 50 дақиқа қисман аз нав гудохта, зуд ба қолаби то 200 °C пешгармшуда интиқол дода ва зери фишори 190 MPa барои 20 сония тиксоформонӣ шудаанд.

Коркарди гармӣ

Композитҳо бо эрозияи симӣ дар самти радиалӣ ба буридаҳои ғафсиашон 2 mm ҷудо шудаанд. Намунаҳо дар 545 °C барои 1 соат коркарди маҳлулсозӣ гирифта, сипас дар оби 60 °C зуд обутоб дода шудаанд. Барои маҳдуд кардани таъсири пиршавии табиӣ, пиршавии сунъӣ дар давоми як соат пас аз обутобдиҳӣ оғоз шудааст.

Ҳарорати пиршавӣ 170 °C буда, вақтҳо аз 1 то 48 соат тағйир дода шудаанд. Пас аз анҷоми пиршавӣ намунаҳо дар ҳаво ба таври табиӣ хунук карда шудаанд.

Санҷишҳои механикӣ

Микросахтии Vickers бо дастгоҳи WILSON VH1202 зери бори 100 g ва вақти нигоҳдории 15 сония чен шудааст. Барои ҳар шароит миёнаи панҷ ченкунии эътиборнок истифода шудааст.

Санҷишҳои кашиш дар мошини электронии универсалии санҷишии Model 5982 дар ҳарорати хона гузаронида шудаанд. Дарозии ченкунии намунаҳо 10 mm ва буриш 2 mm × 2,5 mm аст. Суръати кашиш 0,5 mm/dak; деформатсия бо видеоэкстензометр чен шуда, мустаҳкамии кашиш ҳамчун миёнаи се намуна дода шудааст.

Тавсифи микроструктура ва таҳшинҳо

Микроструктураи умумӣ бо микроскопи оптикии LSM 800 ва QUANTA FEG 450 SEM-и бо EDS муҷаҳҳаз таҳқиқ шудааст. Таҳшинҳо дар дастгоҳи FEI Talos F200X (S)TEM бо шиддати суръатбахши 200 keV; бо усулҳои SAED, BF, HRTEM, HAADF-STEM ва харитасозии EDS тавсиф шудаанд.

Фолгаҳои TEM дар электролити %5 кислотаи перхлор ва %95 этанол дар −30 °C ва 40 V бо электрополиш омода шуда, сипас дар сайқалдиҳандаи ионии Gatan 695 бо шиддати суръатбахши 3–5 keV ва кунҷҳои пошиши 3–8° тунук карда шудаанд.

Хосиятҳои асосии механикӣ

Огоҳӣ оид ба рақамҳои номувофиқ дар манбаъ: Ҷадвали 1 сахтии 24 соатро 102,3 HV медиҳад, дар ҳоле ки матни асосӣ ва бахши хулосаи ҳамон таҳқиқот 105,3 HV-ро хабар медиҳанд. Ба ҳамин монанд, Ҷадвали 1 ва хулосаи кӯтоҳ ҳадди ҷорӣшавии 8 соатро 237,2 MPa медиҳанд, дар ҳоле ки бахшҳои муқаддима ва хулоса 238,0 MPa-ро истифода мебаранд. Азбаски ин фарқиятҳо дар худи манбаъ ҳал нашудаанд, Verianla онҳоро ба як арзиш муттаҳид накардааст.

Эволютсияи таҳшинҳои заррашакл

Дар 12 соати аввал ҳиссаи ҳаҷмии ин гурӯҳи зарраҳо кам мешавад; манбаъ ин коҳишро бо ҳал шудани фазаҳои метастабилии Al-Si, ки аз ибтидо боқӣ монда буданд, мепайвандад. Аз 24 соат сар карда, бинобар таҳшиншавии шадиди зарраҳои нави Si-бой тамоюл баръакс мешавад.

Тағйири критикии таҳшинҳои навъи β

Ин ҷадвал яке аз далелҳои муҳимтарини миқдории механизми дуқуллагиро ташкил медиҳад: ҳиссаи ҳаҷмии β″ дар 8 соат баланд аст, дар 12 соат кам мешавад, аммо дар 24 соат боз меафзояд. Ҳамзамон, таҳшинҳои β″ дар 24 соат нисбат ба таҳшинҳои β″ дар 8 соат масоҳати буриши калонтар доранд.

Муқоисаи механикии қуллаҳои якум ва дуюм

Нисбат ба ҳолати рехта, дар шароити 8 соат ҳадди ҷорӣшавӣ тақрибан %72,8 ва UTS %25,2 меафзояд. Дар шароити 24 соат афзоишҳо мутаносибан %82,2 ва %29,5 мебошанд. Дарозшавӣ ҳангоми кандашавӣ дар ҳар ду қулла аз ҳолати рехта каме пасттар бошад ҳам, аз %8 боло мемонад.

Дар 48 соат ҳадди ҷорӣшавӣ ҳанӯз дар сатҳи 246,2 MPa аст; аммо коҳиши дарозшавӣ ҳангоми кандашавӣ то %6,2 нишон медиҳад, ки платои баланди пиршавӣ аз нигоҳи пластикӣ бе талаф нест.

Мантиқи модели мустаҳкамшавӣ

Таҳқиқот саҳмҳои пеш аз пиршавии аз зарраҳои ядро-қабатӣ ба вуҷудомадаи майдакунии дона, дислокатсияҳои аз ҷиҳати геометрӣ зарурӣ, номувофиқии гармӣ, интиқоли бор ва маҳлули сахтро дар чаҳорчӯбаи модели пешина баррасӣ мекунад. Азбаски андозаи зарраҳои ибтидоии Al ва ядро-қабатӣ дар давраи пиршавӣ асосан собит мемонад, ҳисоби асосии таҳқиқоти ҷорӣ ба мустаҳкамшавии таҳшинӣ равона шудааст.

Ҳадди ҷорӣшавии пиршавии 0 h ҳамчун арзиши ибтидоӣ қабул шуда:

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

бо ин муносибат ҳадди ҷорӣшавии таҷрибавӣ аз рӯи саҳмҳои таҳшинӣ ва маҳлули сахт арзёбӣ шудааст.

Ҳудуди тафсири модел

Ҳадди ҷорӣшавии ҳисобшуда ва таҷрибавӣ аз ҷиҳати тамоюли умумии дуқуллагӣ мувофиқат мекунанд; аммо модел ҳамаи ҳамкориҳоро пурра ифода намекунад. Аз ҷумла, саҳми манфии ҳалшавии фазаи метастабилии ибтидоии Al-Si дар соатҳои аввал ба модел дохил нашудааст; дар 48 соат тақсимоти воқеии фазоии ба ҳам омехтаи оилаҳои гуногуни таҳшин содда карда шудааст. Аз ин рӯ, модел воситаи шарҳи физикӣ барои дастгирии механизм аст; он модели пешгӯии комиле нест, ки ченкуниҳоро айнан иваз кунад.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

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

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

Муаллифи масъул: Tijun Chen.

Муассисаҳо: 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.

Санаи сабти расмӣ: 31 Август 2026.

Навъи манбаъ: Таҳқиқоти таҷрибавии материалшиносӣ ва сахтшавӣ бо таҳшиншавӣ; preprint.

Ҳолати баррасии ҳамтоён: PDF-и манбаъ ба таври возеҳ мегӯяд, ки таҳқиқот ҳанӯз аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст.

Литсензия/ҳуқуқи муаллиф: Сабти SSRN мақоми “All rights reserved. No reuse allowed without permission” дорад. Аз ин рӯ, панелҳои аслии микроскопӣ, тарҳбандии шаклҳо ва композитсияи ҷадвалҳо дар Verianla нусхабардорӣ нашудаанд; далелҳои илмӣ ва маълумоти рақамӣ дар сохтори мустақили омӯзишӣ аз нав ташкил шудаанд.

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

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон ягон манфиати маълуми молиявӣ ё муносибати шахсиро, ки ба таҳқиқот таъсир гузошта бошад, гузориш надодаанд.

Дастрасии маълумот: Манбаъ мегӯяд, ки маълумот бо дархост пешниҳод мешавад.

CRediT: Zhiguo Zhang — консептуализатсия, усул, таҳқиқот, куратсияи маълумот, таҳлили формалӣ, визуализатсия ва лоиҳаи аввал; Tijun Chen — консептуализатсия, усул, роҳбарӣ, таъмини захираҳо, маблағгузорӣ ва баррасӣ/таҳрир; Min Gao — усул, таҳлили формалӣ ва баррасӣ/таҳрир; Pengpeng Pu — таҳқиқот.

Маҳдудияти асосии методологӣ: Натиҷаҳо барои як низоми композитӣ ва як ҳарорати пиршавии сунъӣ — 170 °C — ба даст омадаанд. Гарчанде робитаҳои микроструктура-мустаҳкамӣ бо далелҳои қавии TEM ва моделсозии механикӣ дастгирӣ мешаванд, роҳҳои гуногуни истеҳсол, таносубҳои гуногуни мустаҳкамкунанда ва шароити хизмат дар доираи таҳқиқот тасдиқ нашудаанд.

Номувофиқии рақамӣ дар манбаъ: Сахтии 24 соат дар Ҷадвали 1 ҳамчун 102,3 HV, дар матни асосӣ ва хулосаҳо ҳамчун 105,3 HV; ҳадди ҷорӣшавии 8 соат дар Ҷадвали 1 ва хулосаи кӯтоҳ ҳамчун 237,2 MPa, дар бахшҳои муқаддима ва хулоса бошад ҳамчун 238,0 MPa дода шудааст. Verianla ин фарқиятҳоро хомӯшона якҷо накардааст.