Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al kompoziti, qoldiq Ti yadrosi va Al-Si-Ti asosidagi intermetall qobiqdan tashkil topgan in-situ yadro-qobiq zarrachalari A356 alyuminiy matritsasini mustahkamlaydigan zarracha bilan mustahkamlangan metall matritsali kompozitdir. Tadqiqotda ushbu kompozit kukun-tiksoformlash usuli bilan tayyorlangan, 545 °C da 1 soat eritmaga olish ishlovi berilgan va so‘ng 170 °C da 1–48 soat qaritilgan. Qattiqlik va cho‘zilish sinovlari klassik bitta qaritish cho‘qqisi o‘rniga 8 va 24 soatda ikkita alohida mustahkamlik cho‘qqisini ko‘rsatgan. Birinchi cho‘qqi asosan kogerent β″ cho‘kmalarining kesilish orqali bergan mustahkamlanishi bilan; yuqoriroq ikkinchi cho‘qqi esa qayta hosil bo‘lgan β″ fazasiga Si-ga boy zarrachalarning Orowan hissasi qo‘shilishi bilan izohlanadi.

Quyma holatdagi kompozitning oquvchanlik chegarasi 137,3 MPa bo‘lgan bo‘lsa, 8 soat qaritilgan namunada 1-jadvalga ko‘ra 237,2 MPa gacha, 24 soatda esa 250,2 MPa gacha oshgan. Yakuniy cho‘zilish mustahkamligi xuddi shu sharoitlarda mos ravishda 308,4 MPa va 319,0 MPa ni tashkil etgan. Uzilishdagi cho‘zilish quyma holatda %10,4 bo‘lgan bo‘lsa, ikki cho‘qqida mos ravishda %9,5 va %8,2 darajasida qolgan. Shu sababli tadqiqot sezilarli mustahkamlik oshishiga jarayonning to‘liq mo‘rtlashuvga aylanishisiz erishish mumkinligini ko‘rsatadi.

Mikrostruktura tahlili ikkinchi cho‘qqini faqat klassik β″→β′ ortiqcha qaritish ketma-ketligi bilan izohlab bo‘lmasligini ko‘rsatadi. Qarish davomida boshidan mavjud bo‘lgan Al4Si ga o‘xshash metastabil Al-Si fazalari eriydi; bu erish va erta hosil bo‘lgan Mg-ga boy B′ fazalarining erishi matritsaga yangi erigan atomlarni beradi. Natijada ortiqcha qarish jarayonida GP zonalari va β″ fazalari qayta hosil bo‘lishi mumkin, ayni vaqtda elementar Si zarrachalari va Si-ga boy tartibli tuzilmalar cho‘kadi. 24 soatda β″ hajm ulushi yana %0,50 gacha ko‘tarilarkan, Si-ga boy zarracha fazasi %7,25 ga yetadi.

Tadqiqot talqini laboratoriya sharoitlari bilan cheklangan. Ko‘rib chiqilgan natijalar muayyan Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al tarkibi, ishlab chiqarish usuli va 170 °C qaritish dasturi uchun olingan. Boshqa A356 kompozitlari, turli yadro-qobiq mustahkamlovchilari yoki sanoat issiqlik ishlovi dasturlari uchun xuddi shu ikki cho‘qqi vaqti yoki ayni mustahkamlik qiymatlari yuzaga kelishi ko‘rsatilmagan.

Ikki cho‘qqili qaritish xatti-harakati nega muhim?

Cho‘kma bilan qotirish qo‘llanadigan Al-Mg-Si asosidagi qotishmalarda mustahkamlik odatda qaritish davom etishi bilan oshadi, eng maqbul cho‘kma taqsimotida bitta maksimumga yetadi va keyin cho‘kmalar yiriklashib kogerentligini yo‘qotgan sari pasayadi. Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al kompozitida esa mustahkamlik birinchi maksimumdan keyin kamayadi va keyin yana oshib, ikkinchi maksimumni hosil qiladi. Bu ikkinchi oshish ortiqcha qaritish faqat uzluksiz yumshash degani emasligini hamda erigan metastabil fazalar yangi cho‘kish sikllari uchun material ta’minlashi mumkinligini ko‘rsatadi.

Bu Kompozitda Ikki Cho‘qqili Qarish Mustahkamlanishi Nega Yuzaga Keladi?

Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al kompozitidagi ikki cho‘qqi 8 soatda β″ cho‘kmalarining kuchli kesilish mustahkamlanishi bilan yuzaga kelgan birinchi maksimumdan so‘ng Al-Si metastabil fazalari va Mg-ga boy B′ fazalarining erib matritsaga yangi erigan atomlar berishi, bu GP zonalari va β″ fazalarining qayta cho‘kishini qo‘llab-quvvatlashi hamda shu davrda Si-ga boy zarrachalar Orowan mustahkamlanishini ta’minlashi sababli yuzaga keladi.

Yadro-qobiq mustahkamlovchi zarrachaning tuzilishi

Kompozitdagi mustahkamlovchi zarrachalar markazida qoldiq Ti yadrosi mavjud. Uning atrofidagi kulrang qobiq asosan τ2 deb belgilangan Ti(Al,Si)2 nanozarrachalaridan iborat; qobiq chetidagi arra tishiga o‘xshash sohalarda τ1, ya’ni Ti7Al5Si12 fazasi aniqlangan. Tadqiqotning mikrostruktura tasvirlari 170 °C qaritish vaqtida ushbu yadro-qobiq zarrachalarining umumiy sferik morfologiyasi sezilarli darajada o‘zgarmaganini ko‘rsatadi.

Bu kuzatuv mexanizm nuqtayi nazaridan muhim. Qarishdan keyin asosiy Al zarrachalari va yadro-qobiq mustahkamlovchilarining o‘lchamlarida katta o‘zgarish bo‘lmagani sababli, qarish natijasidagi qo‘shimcha mustahkamlik oshishi asosan mustahkamlovchi geometriyasining o‘zgarishidan emas, balki Al matritsasidagi nanoskopik cho‘kmalar evolyutsiyasidan kelib chiqadi.

Eritmaga olish ishlovining ta’siri

Quyma mikrostrukturada birlamchi Al zarrachalari, ikkilamchi qotish sohalari, evtektik Si/Mg2Si tuzilmalari va yadro-qobiq mustahkamlovchilari birgalikda mavjud. 545 °C da 1 soatlik eritmaga olish ishlovidan so‘ng evtektik tuzilma miqdori kamayadi, birlamchi Al zarrachalari Ostwald yetilishi orqali o‘sadi va evtektik Si yanada sferiklashadi. Bu holat eritmaga olishdan darhol keyingi, ya’ni qaritish 0 h holatida uzilishdagi cho‘zilishning %15,4 gacha ko‘tarilishi bilan birga kuzatilgan.

A356 tizimidagi klassik cho‘kish ketma-ketligi

Tadqiqotning nazariy doirasida Al-Mg-Si asosidagi A356 uchun umumiy cho‘kish ketma-ketligi quyidagicha:

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

β″ fazasi tadqiqotda monoklinik Mg5Si6 sifatida qaraladi. Bu kichik va katta darajada kogerent ignasimon cho‘kmalar dislokatsiyalar bilan kuchli o‘zaro ta’sirlashadi. Keyingi qarish bosqichlarida hosil bo‘ladigan β′, B′ va boshqa yirikroq yarim kogerent yoki nokogerent fazalarda dislokatsiya mexanizmi asta-sekin Orowan aylanib o‘tishiga o‘tadi.

1 soat: boshlang‘ich Al4Si metastabil fazalari

1 soat qaritilgan namunalarda taxminan 38,16 ± 5,53 nm o‘lchamdagi donador cho‘kmaga o‘xshash zarrachalar kuzatilgan. HRTEM va FFT tahlili bu tuzilmalar Al4Si metastabil fazasiga mos kelishini ko‘rsatgan. Mualliflar bu zarrachalar 170 °C qaritish vaqtida yangi hosil bo‘lmaganini; dastlab atomizatsiyalangan A356 kukunining tez qotishi vaqtida paydo bo‘lgan va keyingi ishlab chiqarish bosqichlarida to‘liq erimay qolgan metastabil fazalar ekanini talqin qiladilar.

Bu bosqichda aniq GP zonasi kuzatilmaydi. Buning o‘rniga mahalliy kristall panjara kengayishlari va toblash vaqtida hosil bo‘lgan dislokatsiya sohalari keyingi qarishda erigan atomlarning to‘planishi uchun qulay yadrolanish joylarini yaratadi.

4 soat: cho‘kma xilma-xilligining tez ortishi

4 soatda mikrostruktura murakkablashadi. Donador Si-ga boy metastabil fazalardan tashqari, kichik ignasimon Mg-ga boy klasterlar, GP zonalari, β″ fazasi, B′ va β′ ga o‘xshash cho‘kmalar kuzatilgan. Tadqiqot, shuningdek, uzoq davrli taxlanish tartibiga o‘xshash Al-Si metastabil tuzilmalarini bildiradi.

Bu bosqichda β″ va GP turidagi kogerent cho‘kmalar dislokatsiyalarning ularni kesishi orqali mustahkamlik hosil qilsa, B′ kabi yirikroq cho‘kmalar uchun Orowan komponenti ishga tusha boshlaydi.

8 soat: birinchi mustahkamlik cho‘qqisi

8 soatda ko‘plab ignasimon va nuqtasimon β″ cho‘kmalar kuzatiladi. β″ fazasining hajm ulushi %0,64 bilan tadqiqotdagi birinchi maksimumiga yetadi. β″ cho‘kmalar Al matritsasi bilan yuqori kogerentlik ko‘rsatgani sababli dislokatsiyalarning cho‘kmalarni kesishi; kogerentlik kuchlanishi va elastik modul nomuvofiqligi orqali kuchli qarshilik hosil qiladi.

Bu sharoitda o‘lchangan mikroqattiqlik 101,2 HV, oquvchanlik chegarasi 237,2 MPa va yakuniy cho‘zilish mustahkamligi 308,4 MPa ni tashkil etadi. Uzilishdagi cho‘zilish %9,5. Manba kirish va xulosa bo‘limlarida oquvchanlik chegarasini 238,0 MPa deb yaxlitlangan/boshqacha ko‘rinishda beradi; tajriba jadvalida 237,2 MPa ko‘rsatilgani sababli ma’lumot uzatishda jadval qiymati saqlangan.

12 soat: klassik ortiqcha qarish tendensiyasi

12 soatda β″ cho‘kmalarining ham o‘lchami, ham hajm ulushi kamayadi. β″ hajm ulushi %0,22 gacha tushar ekan, β′ hajm ulushi %0,91 gacha ko‘tariladi. Shunga parallel ravishda mustahkamlik birinchi cho‘qqidan keyin pasayadi. Bu β″ fazasining erishi yoki β′ fazasiga aylanishi bilan kogerent-kesish mexanizmining zaiflashishiga mos keladi.

Biroq 12 soatlik holat odatiy yakuniy ortiqcha qarish nuqtasi emas. Taxminan 2 nm diametrli yangi GP zonalari, β″ cho‘kmalari, elementar Si fazalari va Si-ga boy tartibli tuzilmalarning kuzatilishi matritsa ichida ikkinchi cho‘kish sikli boshlanganini ko‘rsatadi.

24 soat: ikkinchi va yuqoriroq mustahkamlik cho‘qqisi

24 soatda Si-ga boy zarracha fazasining o‘rtacha o‘lchami 27,67 ± 4,77 nm bo‘lib, hajm ulushi 12 soatdagi %2,12 dan %7,25 gacha oshadi. Ayni vaqtda β″ hajm ulushi %0,50 gacha ko‘tarilib, 8 soatdagi %0,64 darajasiga yana yaqinlashadi.

β″ cho‘kmalarining o‘rtacha uzunligi 46,70 ± 7,56 nm, kesim yuzasi 22,36 ± 5,50 nm² deb o‘lchangan. Bu kesim yuzasi 8 soatlik birinchi cho‘qqidagi 6,28 ± 1,36 nm² qiymatidan sezilarli darajada yuqori. β′ cho‘kmalari ham yiriklashgan.

Ikkinchi cho‘qqining fizik izohi ikkita parallel mustahkamlanish kanaliga asoslanadi. Qayta ortgan β″ populyatsiyasi dislokatsiya-kesish mexanizmi orqali kuchli hissa qo‘shadi. Yuqori hajm ulushli Si-ga boy zarrachalar esa dislokatsiyalarning zarrachalar atrofidan Orowan halqalarini hosil qilib o‘tishini qiyinlashtiradi. Ushbu ikkinchi komponent 24 soatlik cho‘qqining 8 soatlik birinchi cho‘qqidan yuqori bo‘lishiga yordam beradi.

48 soat: yuqori qaritish platosi

48 soatda ignasimon β″ fazasining mikrostrukturadagi ahamiyati kamayadi; ko‘plab Si-ga boy donador fazalar va yirikroq β′/β cho‘kmalar ustun bo‘ladi. Zarracha shaklidagi cho‘kmalarning hajm ulushi %8,73 gacha ko‘tariladi. β′/β cho‘kmalarining o‘rtacha uzunligi 97,91 ± 23,20 nm va hajm ulushi %1,28 deb xabar qilingan.

Bu bosqichda kesish orqali mustahkamlanish zaiflashsa-da, ko‘plab Si-ga boy zarrachalar va yirik β′/β fazalarining Orowan hissasi mustahkamlikning tez qulashiga yo‘l qo‘ymaydi. Shu sababli 24–48 soat orasida yuqori qaritish platosi saqlanadi. Biroq uzilishdagi cho‘zilish 48 soatda %6,2 gacha tushadi; yirik yarim kogerent va nokogerent fazalarning matritsaga nisbatan sustroq deformatsion mosligi shu bilan bog‘lanadi.

Tadqiqotga xos cho‘kish ketma-ketligi

Mualliflar TEM natijalaridan chiqargan tadqiqotga xos evolyutsiya quyidagicha umumlashtiriladi:

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

Kesish Mustahkamlanishi bilan Orowan Mustahkamlanishi O‘rtasidagi Farq Bu Tadqiqotda Nega Muhim?

Kesish mustahkamlanishida kichik va kogerent β″ cho‘kmalar dislokatsiyalar tomonidan kesilganda kogerentlik va elastik modul nomuvofiqligi dislokatsiya harakatiga qarshilik ko‘rsatadi; Orowan mustahkamlanishida esa yirikroq yoki kamroq kogerent Si-ga boy, β′ va β fazalar kesib o‘tilmagani uchun dislokatsiyalar zarrachalar atrofidan aylanib o‘tadi. Ikki cho‘qqili xatti-harakat qaritish vaqtiga bog‘liq holda ushbu ikki mexanizmning nisbiy hissalari o‘zgarishi bilan yuzaga keladi.

Kogerentlik va modul nomuvofiqligi hissasi

Tadqiqotda β″ fazasining kesish mustahkamlanishi uchun kogerentlik mustahkamlanishi va elastik modul nomuvofiqligi asos qilib olingan. Kogerentlik hissasi:

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

bilan ifodalanadi. Bu yerda \(M\) Taylor omili, \(G\) Al matritsasining siljish moduli, \(\varepsilon\) cho‘kma bilan matritsa orasidagi kogerentlik nomuvofiqligi deformatsiyasi, \(r\) siljish tekisligidagi ekvivalent cho‘kma radiusi, \(f_V\) hajm ulushi va \(b\) Burgers vektorining kattaligidir.

Tadqiqotda \(M=3.06\), \(G=26.9\,\mathrm{GPa}\) va \(b=0.29\,\mathrm{nm}\) ishlatilgan.

Modul nomuvofiqligi hissasi:

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

ko‘rinishida hisoblanadi. \(\Delta G\), cho‘kma va Al matritsasi orasidagi siljish moduli farqidir.

Orowan hissasi

Zarrachalar dislokatsiya tomonidan kesib o‘tilish o‘rniga ularning atrofidan aylanib o‘tiladigan holatda tadqiqot quyidagi Orowan munosabatidan foydalanadi:

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

\(d\) o‘rtacha cho‘kma diametrini, \(\lambda\) esa zarrachalar orasidagi o‘rtacha masofani bildiradi. \(\lambda\) kichraygan sari dislokatsiyalar o‘tishi mumkin bo‘lgan bo‘shliq torayadi va Orowan qarshiligi ortadi. Tadqiqotda zarracha shaklidagi Si-ga boy cho‘kmalar va β′/β cho‘kmalarining geometriyalari turlicha bo‘lgani sababli bu hissalar alohida hisoblangan.

Birlashtirilgan cho‘kma mustahkamlanishi

Kesish va Orowan hissalari tadqiqotda kvadratlar yig‘indisi yondashuvi bilan birlashtiriladi:

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

Bu yerda \(\sigma_p\) jami cho‘kma mustahkamlanishi, \(\sigma_{sh}\) kesish mexanizmi hissasi va \(\sigma_{or}\) Orowan hissasidir.

Qattiq eritma mustahkamlanishi

Qattiq eritma hissasi manbada:

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

bilan hisoblanadi. \(\varepsilon_{SS}\) erigan atomlar hosil qiladigan kristall panjara deformatsiyasini, \(c\) esa erigan atomlar konsentratsiyasini ifodalaydi. Manba hisoblariga ko‘ra dastlabki holatda jami qattiq eritma hissasi taxminan 14,4 MPa bo‘lgan, Mg va Si ning tegishli o‘zgarishi taxminan 5 MPa darajasida bo‘lgani sababli qaritish davomida qattiq eritma hissasining kamayishi cho‘kma mustahkamlanishiga nisbatan ikkilamchi deb qabul qilingan.

Model va o‘lchov o‘rtasidagi moslik

Mualliflarning mustahkamlanish modeli tajribaviy oquvchanlik chegarasidagi ikki maksimumning umumiy shaklini qayta hosil qiladi. β″ fazasining hisoblangan kesish hissasi qaritish davomida ikki cho‘qqili xususiyat ko‘rsatadi va β″ hajm ulushining o‘zgarishini yaqindan kuzatadi. Si-ga boy zarrachalarning Orowan hissasi esa qaritish davom etgani sari sezilarli oshadi.

Model mukammal emas. Dastlabki 8 soatda Al-Si metastabil fazalarining erishi bilan bog‘liq mustahkamlik yo‘qotilishi modelga kiritilmagani hisoblangan qiymatni o‘lchovdan biroz yuqori qoldiradi. 48 soatda esa β′/β va Si-ga boy zarrachalar oralig‘ining mustaqil hisoblanishi haqiqiy aralash zarracha taqsimotini yetarlicha ifodalamagani sababli model tajribaviy oquvchanlik chegarasini haqiqiy qiymatdan past baholaydi.

Yadro-qobiq zarrachalarining sinish xatti-harakatidagi roli

8 va 24 soatlik cho‘qqi sharoitlaridagi sinish yuzalari asosan chuqurchalar va yirtilish qirralaridan iborat bo‘lgan plastik sinish xususiyatlarini ko‘rsatadi. Ayrim yadro-qobiq mustahkamlovchilari sinsa-da, kesim kuzatuvlarida yoriq uchi zarracha zonasidan Al matritsasiga o‘tayotganda to‘mtoqlashadi.

Tadqiqot bu xatti-harakatni plastik Ti yadrosi va Al matritsasining mo‘rt intermetall qobiq atrofida yoriq tarqalishini sekinlashtira olishi bilan bog‘laydi. Qarish davomida yadro-qobiq geometriyasining katta darajada saqlanishi ushbu yoriq-to‘mtoqlashish ta’sirining ikkala cho‘qqi holatida ham davom etishini ta’minlaydi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan va qo‘llab-quvvatlamaydigan natijalar

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydi: O‘rganilgan Ti@(Al-Si-Ti)P/A356Al kompozitida 170 °C qaritish davomida 8 va 24 soatda ikkita mexanik xossa cho‘qqisi yuzaga keladi. TEM natijalari β″ fazasi ikkala cho‘qqida ham markaziy rol o‘ynashini, ikkinchi cho‘qqi esa qo‘shimcha ravishda Si-ga boy zarrachalarning ortib boruvchi Orowan hissasi bilan qo‘llab-quvvatlanishini ko‘rsatadi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydi: Xuddi shu 8 va 24 soatlik optimumlar barcha A356 qotishmalarida yoki barcha zarracha bilan mustahkamlangan Al kompozitlarida yuzaga kelishi ko‘rsatilmagan. Tadqiqot sanoat ishlab chiqarish miqyosida uzoq muddatli charchash, yeyilish, korroziya yoki xizmat muddati sinovlarini o‘tkazmaydi. Ikkinchi cho‘qqi mexanizmi ham faqat mexanik egri chiziqdan chiqarilmagan; u o‘rganilgan namunalardagi TEM va mustahkamlanish modelining birgalikdagi talqiniga asoslangan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Boshlang‘ich materiallar

A356 qotishma kukunining nominal tarkibi og‘irlik foizida Al-7Si-0.24Mg bo‘lib, o‘rtacha zarracha o‘lchami 19,44 µm. Sof Ti kukunining tozaligi %98,82, o‘rtacha zarracha o‘lchami esa 19,85 µm. Boshlang‘ich tarkib Ti A356 bilan to‘liq reaksiyaga kirishgan taqdirda hajm bo‘yicha %10 Al3Ti hosil bo‘ladigan qilib loyihalangan.

Kukun-tiksoformlash jarayoni

Kukunlar loyihalangan nisbatda aralashtirilgan. Sharcha/kukun og‘irlik nisbati 5, aylanish tezligi 100 rad/dak va umumiy aralashtirish vaqti 40 daqiqa. Har 10 daqiqalik maydalashdan keyin 5 daqiqa sovitish qo‘llangan va aylanish yo‘nalishi teskari qilingan.

Aralashma vakuumli issiq pressda 200 °C da, 440 kN yuk ostida 30 daqiqa presslanib, diametri 45 mm bo‘lgan silindrsimon zagotovkaga aylantirilgan. Zagotovkalar keyin \(10^{-2}\) torr dan past vakuum ostida 595 °C da 50 daqiqa qisman qayta eritilgan, 200 °C gacha oldindan qizdirilgan qolipga tezda ko‘chirilgan va 190 MPa bosim ostida 20 soniya tiksoformlangan.

Issiqlik ishlovi

Kompozitlar simli elektroeroziya bilan radial yo‘nalishda 2 mm qalinlikdagi bo‘laklarga ajratilgan. Namunalar 545 °C da 1 soat eritmaga olish ishloviga uchratilgan, so‘ng 60 °C suvda tez toblangan. Tabiiy qarish ta’sirini cheklash uchun sun’iy qaritish toblashdan keyingi bir soat ichida boshlangan.

Qaritish harorati 170 °C bo‘lib, vaqtlar 1 dan 48 soatgacha o‘zgartirilgan. Qarish tugagach, namunalar havoda tabiiy ravishda sovitilgan.

Mexanik sinovlar

Vickers mikroqattiqligi WILSON VH1202 qurilmasida 100 g yuk va 15 soniya ushlab turish vaqti bilan o‘lchangan. Har bir sharoit uchun beshta haqiqiy o‘lchovning o‘rtacha qiymati ishlatilgan.

Cho‘zilish sinovlari Model 5982 elektron universal sinov mashinasida xona haroratida o‘tkazilgan. Namunalar o‘lchov uzunligi 10 mm, kesimi 2 mm × 2,5 mm. Cho‘zish tezligi 0,5 mm/dak; deformatsiya video ekstensometr bilan o‘lchangan va cho‘zilish mustahkamligi uchta namunaning o‘rtacha qiymati sifatida berilgan.

Mikrostruktura va cho‘kmalarni tavsiflash

Umumiy mikrostruktura LSM 800 optik mikroskop va EDS bilan jihozlangan QUANTA FEG 450 SEM yordamida o‘rganilgan. Cho‘kmalar FEI Talos F200X (S)TEM qurilmasida 200 keV tezlashtiruvchi kuchlanishda; SAED, BF, HRTEM, HAADF-STEM va EDS xaritalash usullari bilan tavsiflangan.

TEM plyonkalari %5 perxlorat kislota va %95 etanol elektrolitida −30 °C va 40 V sharoitida elektropolirovka orqali tayyorlangan, so‘ng Gatan 695 ion silliqlagichida 3–5 keV tezlashtiruvchi kuchlanish va 3–8° purkash burchaklari bilan yupqalashtirilgan.

Asosiy mexanik xossalar

Manbadagi sonli tafovut haqida ogohlantirish: 1-jadval 24 soatlik qattiqlikni 102,3 HV deb bergan bo‘lsa, shu tadqiqotning asosiy matni va xulosa bo‘limi 105,3 HV ni bildiradi. Xuddi shuningdek, 1-jadval va annotatsiya 8 soatlik oquvchanlik chegarasini 237,2 MPa deb bergan bo‘lsa, kirish va xulosa bo‘limlari 238,0 MPa dan foydalanadi. Bu farqlar manba ichida bartaraf etilmagani sababli Verianla ularni bitta qiymatga birlashtirmagan.

Zarracha shaklidagi cho‘kmalar evolyutsiyasi

Dastlabki 12 soatda ushbu zarracha guruhining hajm ulushi kamayadi; manba bu kamayishni boshlang‘ichdan qolgan Al-Si metastabil fazalarining erishi bilan bog‘laydi. 24 soatdan boshlab yangi Si-ga boy zarrachalarning jadal cho‘kishi sababli tendensiya teskari yo‘nalishga o‘tadi.

β-turdagi cho‘kmalarning kritik o‘zgarishi

Ushbu jadval ikki cho‘qqi mexanizmining eng muhim miqdoriy dalillaridan birini beradi: β″ hajm ulushi 8 soatda yuqori bo‘lib, 12 soatda kamayadi, ammo 24 soatda yana ortadi. Shu bilan birga 24 soatdagi β″ cho‘kmalarining kesim yuzasi 8 soatdagi β″ cho‘kmalarinikidan kattaroq.

Birinchi va ikkinchi cho‘qqining mexanik taqqoslanishi

Quyma holatga nisbatan 8 soatlik sharoitda oquvchanlik chegarasi taxminan %72,8 va UTS %25,2 ga oshadi. 24 soatlik sharoitda oshishlar mos ravishda %82,2 va %29,5 ni tashkil etadi. Uzilishdagi cho‘zilish ikkala cho‘qqida ham quyma holatdan biroz past bo‘lsa-da, %8 dan yuqori qoladi.

48 soatda oquvchanlik chegarasi hanuz 246,2 MPa darajasida; biroq uzilishdagi cho‘zilishning %6,2 gacha pasayishi yuqori qaritish platosi plastiklik nuqtayi nazaridan bepul emasligini ko‘rsatadi.

Mustahkamlanish modelining mantiqi

Tadqiqot qaritishdan oldin yadro-qobiq zarrachalari hosil qiladigan donani maydalanishi, geometrik zarur dislokatsiyalar, issiqlik nomuvofiqligi, yuk uzatilishi va qattiq eritma hissalarini avvalgi model doirasi asosida ko‘rib chiqadi. Qarish davomida birlamchi Al va yadro-qobiq zarrachalarining o‘lchamlari katta darajada o‘zgarmas bo‘lib qolgani sababli, joriy tadqiqotning asosiy hisoblari cho‘kma mustahkamlanishiga qaratilgan.

Qaritish 0 h oquvchanlik chegarasi boshlang‘ich qiymat sifatida qabul qilinib:

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

munosabati orqali tajribaviy oquvchanlik chegarasi cho‘kma va qattiq eritma hissalari bo‘yicha baholangan.

Model talqinining chegarasi

Hisoblangan va tajribaviy oquvchanlik chegaralari umumiy ikki cho‘qqili tendensiya bo‘yicha mos keladi; biroq model barcha o‘zaro ta’sirlarni to‘liq ifodalamaydi. Xususan, boshlang‘ich Al-Si metastabil fazasining erishidan kelib chiqadigan salbiy hissa dastlabki soatlarda modelga kiritilmagan; 48 soatda turli cho‘kma oilalarining fazoda haqiqiy aralash taqsimoti soddalashtirilgan. Shu sababli model mexanizmni qo‘llab-quvvatlovchi fizik tushuntirish vositasidir; u o‘lchovlarni aynan almashtiradigan mukammal prognoz modeli emas.

Manba va Usul Haqida Izoh

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

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

Mas’ul muallif: Tijun Chen.

Muassasalar: 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.

Rasmiy ro‘yxatga olish sanasi: 31 Avgust 2026.

Manba turi: Tajribaviy materialshunoslik va cho‘kma bilan qotirish tadqiqoti; preprint.

Taqriz holati: Manba PDF hujjatida tadqiqot hali taqrizdan o‘tmagani aniq ko‘rsatilgan.

Litsenziya/mualliflik huquqi: SSRN yozuvi “All rights reserved. No reuse allowed without permission” maqomida. Shu sababli asl mikroskopiya panellari, rasm tartiblari va jadval kompozitsiyalari Verianla ichida ko‘chirilmagan; ilmiy faktlar va sonli ma’lumotlar mustaqil o‘quv tuzilmasida qayta tashkil etilgan.

Moliyalashtirish: National Natural Science Foundation of China, grant No. 51564035.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar tadqiqotga ta’sir qilgan ma’lum moliyaviy manfaat yoki shaxsiy munosabatni bildirmagan.

Ma’lumotlarning mavjudligi: Manba ma’lumotlar so‘rov asosida taqdim etilishini bildiradi.

CRediT: Zhiguo Zhang — konsepsiyalash, usul, tadqiqot, ma’lumotlarni kuratsiya qilish, formal tahlil, vizualizatsiya va dastlabki qoralama; Tijun Chen — konsepsiyalash, usul, rahbarlik, resurslar bilan ta’minlash, moliyalashtirish va ko‘rib chiqish/tahrirlash; Min Gao — usul, formal tahlil va ko‘rib chiqish/tahrirlash; Pengpeng Pu — tadqiqot.

Asosiy uslubiy cheklov: Natijalar bitta kompozit tizimi va bitta sun’iy qaritish harorati bo‘lgan 170 °C uchun olingan. Mikrostruktura-mustahkamlik bog‘lanishlari kuchli TEM dalillari va mexanik modellashtirish bilan qo‘llab-quvvatlansa-da, turli ishlab chiqarish yo‘llari, turli mustahkamlovchi ulushlari va xizmat sharoitlari tadqiqot doirasida tasdiqlanmagan.

Manba ichidagi sonli nomuvofiqlik: 24 soatlik qattiqlik 1-jadvalda 102,3 HV, asosiy matn va xulosalarda 105,3 HV; 8 soatlik oquvchanlik chegarasi 1-jadval va annotatsiyada 237,2 MPa, kirish va xulosa bo‘limida esa 238,0 MPa deb berilgan. Verianla bu farqlarni indamay birlashtirmagan.