تصنيف سبائك الألومنيوم. تحليل النتائج التي تم الحصول عليها مخطط الدولة الألومنيوم المغنيسيوم

07.01.2024 -

جميع التركيبات الصناعية لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم من حيث محتوى المغنيسيوم موجودة في منطقة مخطط الحالة لنظام Al-Mg، الموافق للمحلول الصلب α. يزداد تركيز المحلول الصلب مع زيادة درجة الحرارة، مما يجعل من الممكن من حيث المبدأ تقوية سبائك المغنسيوم بشكل كبير من خلال تطبيق المعالجة الحرارية (التصلب) عليها.
في حالة الصب، تحتوي سبائك الألومنيوم التي تحتوي على أكثر من 9% Mg على بنية α+β؛ يحتوي الطور β، وهو مركب بين فلزات هش، على حوالي 35-38% Mg.
وفقًا لمخطط طور التوازن في السبائك التي تحتوي على 10% Mg، يتم إطلاق الطور β من المحلول الصلب بسبب انخفاض قابلية ذوبان المغنيسيوم في الألومنيوم مع انخفاض درجة الحرارة (الشكل 22). في ظل ظروف التصلب الحقيقية، وبسبب عمليات التميع الدقيق المكثفة والسرعة غير الكافية لعمليات الانتشار، يتم تحرير الطور بيتا من السائل الأم عند 450 درجة مئوية في شكل سهل الانصهار المنحل. وقد ثبت ذلك من خلال التجارب (تم إخماد سبيكة التصلب في درجات حرارة مختلفة). تعتمد كمية الطور β المتكونة نتيجة لترسيب α من المحلول الصلب على محتوى المغنيسيوم في السبيكة. وفقًا للبيانات المتاحة، عند الصب في قالب رملي، يتم الاحتفاظ بما يصل إلى 7٪ في المحلول الصلب.

آلية إطلاق المرحلة بيتا اعتمادًا على مدة الشيخوخة ليست مفهومة جيدًا. يُسمح بالتسلسل التالي لعملية الشيخوخة: "المناطق" المخصبة بالمغنيسيوم، وعدم التوازن β" - التوازن β.
يتم تأكيد وجود المناطق فقط عن طريق قياس المقاومة الكهربائية للسبائك. إن بنية الطورين β" و β، والتي تترسب على شكل صفائح صغيرة، معقدة للغاية. وقد تمت دراسة هذه الأطوار عن طريق تحليل حيود الأشعة السينية.
تمت دراسة تأثير زمن التجانس H لوسط التبريد على عملية الشيخوخة في هذا العمل. كلما زاد وقت التجانس، كلما تم توزيع المغنيسيوم بالتساوي عبر المقطع العرضي للحبوب. عند التجانس لمدة 16 ساعة، يؤدي الشيخوخة اللاحقة إلى تكوين رواسب فقط في المناطق المخصبة بالمغنيسيوم، أي بالقرب من حدود الحبوب، ويتم الكشف بوضوح عن البنية التغصنية للسبائك. مع الزيادة التدريجية في وقت التجانس، يتم تسوية توزيع هطول الأمطار على المقطع العرضي للحبوب بعد الشيخوخة. ومع ذلك، حتى بعد التسخين لمدة 160 ساعة، مع التوزيع الموحد للإفرازات، يتم اكتشاف مناطق فردية ذات مخطط التشعبات. في الحالة الأخيرة، وعلى النقيض من الصورة التي لوحظت بعد التجانس لمدة 16 ساعة، يتم استنفاد المناطق القريبة من حدود الحبوب في الرواسب. وفي جميع الأحوال تكون الإفرازات على شكل إبر.

بالإضافة إلى وقت التجانس، يتأثر تكوين الرواسب بظروف التبريد. عند إخمادها في الماء البارد، يتم إطلاق الطور بيتا على طول حدود الحبوب بشكل مستمر أثناء التعتيق اللاحق. التبريد في الماء المغلي أو الزيت الساخن ينتج، بعد التعتيق، ترسيب الطور بيتا على طول حدود الحبوب في شكل شوائب معزولة.
في مناقشة وتحليل النتائج، من المسلم به أن الفصل التشعبي المتبقي واستنفاد الشواغر في المناطق المجاورة لحدود الحبوب لهما تأثير مهم على ظروف وطبيعة هطول الأمطار في الطور بيتا. تعمل الوظائف الشاغرة على تسريع عملية فصل الطور، حيث أن تكوينها يكون مصحوبًا بزيادة في الحجم.
استنادًا إلى الرسم التخطيطي شبه المستقر لسبائك نظام Al-Mg (الشكل 23)، يُقترح رسم تخطيطي لتسلسل تكوين المرحلة β أثناء شيخوخة السبائك بنسبة 10٪ Mg (الشكل 24). على طول حدود الحبوب، تتم عمليات الانفصال والتحول المتسلسل بشكل أسرع بمرحلة واحدة، حيث أن إمكانية تكوين النوى أكبر هنا.

المناطق الخالية من الرواسب على طول حدود الحبوب هي نقطة الضعف في المسبوكات، وبالتالي يحدث التدمير على طول حدود الحبوب، خاصة في المرحلة الثانية، أثناء التبريد في الماء البارد، عندما تشكل الطور بيتا سلاسل مستمرة. يتم تقليل خصائص قوة المسبوكات. تتدهور مقاومة التآكل بشدة أثناء التحول β"→β (الشكل 25). ويمكن الافتراض أن مقاومة التآكل للسبائك تعتمد على طبيعة هطول الطور β، والذي يظهر بوضوح في الشكل 25. هذا هو بما يتفق مع حقيقة أن السبائك المتصلبة في الماء البارد قد قللت من مقاومة التآكل.
في الجدول 12-14 يوضح تركيبات وخواص السبائك الصناعية لنظام الماغ.
سبائك الألومنيوم - نظام المغنيسيوم التي تحتوي على ما يصل إلى 6٪ ملغم لا يتم تقويتها بالمعالجة الحرارية. تعمل عملية تصلب المحلول على تحسين الخواص الميكانيكية للسبائك التي تحتوي على أكثر من 9٪ Mg بشكل ملحوظ.

من بين سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم المزدوجة، تتمتع السبائك التي تحتوي على 10-12% Mg بأكبر قوة مع ليونة عالية في الحالة المتصلبة. مع زيادة أخرى في محتوى المغنيسيوم، تنخفض الخواص الميكانيكية للسبائك، لأنه ليس من الممكن تحويل الطور بيتا الزائد، الذي يسبب هشاشة السبيكة، إلى محلول صلب أثناء المعالجة الحرارية. لذلك فإن جميع السبائك الصناعية لنظام المغنسيوم تنتمي إلى نوع المحاليل الصلبة التي لا تزيد نسبة المغنسيوم فيها عن 13%.
بالإضافة إلى المغنيسيوم، تحتوي سبيكة AL13 على السيليكون والمنغنيز. تساعد إضافات السيليكون على تحسين خصائص صب السبائك بسبب زيادة كمية α+Mg2Si المزدوجة سهلة الانصهار. تتغير الخواص الميكانيكية لسبائك AL13 مع إدخال 1٪ Si قليلاً: تزداد القوة قليلاً، وتنخفض الليونة قليلاً.
يضاف المنغنيز إلى سبيكة AL13 بشكل أساسي لتقليل التأثيرات الضارة للحديد، الذي يترسب أثناء التبلور على شكل بلورات على شكل إبرة وعلى شكل صفيحة ويقلل بشكل كبير من ليونة السبيكة. عندما يتم إدخال المنغنيز في سبيكة، يتكون المركب MnAl6، الذي يذوب فيه الحديد. هذا الاتصال له شكل هيكلي مدمج أو حتى متساوي المحور.
تؤثر شوائب الحديد والنحاس والزنك والنيكل سلبًا على مقاومة التآكل لسبيكة AL13. مع محتوى السيليكون أكثر من 0.8٪، تنخفض أيضًا مقاومة التآكل للسبائك، ومع إضافة المنغنيز، تزداد.
لا يتم تقوية سبيكة درجة AL13 بالمعالجة الحرارية ولها خصائص ميكانيكية منخفضة. ميزتها هي مقاومتها العالية للتآكل نسبيًا مقارنة، على سبيل المثال، بالسيليومينات، وقابلية اللحام الجيدة و(بسبب وجود مركب Mg2Si في الهيكل) زيادة المقاومة للحرارة.
يتم استخدام سبيكة درجة AL13 لإنتاج أجزاء تتحمل أحمالًا متوسطة وتعمل في ظروف مياه البحر والسوائل القلوية قليلاً. يتم استخدام السبيكة لتصنيع أجزاء بناء السفن البحرية، وكذلك الأجزاء التي تعمل في درجات حرارة مرتفعة (تصل إلى 180-200 درجة مئوية).
تتمتع السبائك (AL8، AL8M، AL27-1) التي تحتوي على نسبة عالية من المغنيسيوم (9-11٪) في الحالة المتصلبة بخصائص ميكانيكية عالية جدًا. ومع ذلك، فإن الخواص الميكانيكية للسبائك في العينات المقطوعة مباشرة من الأجزاء المصبوبة تكون متفاوتة للغاية؛ السبب الرئيسي للخصائص غير المتساوية هو عدم تجانس الصب، والذي يتم اكتشافه في شكل انكماش ومسامية، بالإضافة إلى شوائب الأكسيد في أجزاء ضخمة من الصب.
العيب الرئيسي لهذه السبائك هو زيادة حساسيتها للشيخوخة الطبيعية. لقد ثبت أن المحتوى الذي يزيد عن 10% من المغنيسيوم في سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم يؤدي إلى هشاشة الأجزاء المصبوبة المتصلبة بعد التخزين على المدى الطويل وأثناء التشغيل.
في الجدول يوضح الشكل 15 التغير في الخواص الميكانيكية للسبائك التي تحتوي على محتويات مختلفة من المغنيسيوم أثناء الشيخوخة الطبيعية طويلة المدى. تشير البيانات المقدمة إلى أنه مع زيادة محتوى المغنيسيوم، يزداد الميل إلى الشيخوخة الطبيعية. وهذا يؤدي إلى زيادة في نقطة الخضوع والقوة النهائية وانخفاض حاد في الليونة.
عند اختبار عينات من السبائك التي يبلغ عمرها أحد عشر عامًا للتآكل الحبيبي، وجد أن السبائك التي تحتوي على أقل من 8.8٪ Mg ليست حساسة لهذا النوع من التآكل، ومع وجود محتوى أعلى من المغنيسيوم، فإن جميع السبائك المدروسة تكتسب درجة أكبر من التآكل تحت تأثير الشيخوخة الطبيعية عرضة للتآكل الحبيبي.
كان متوسط عمق آفات التآكل البؤري على سطح العينات التي تم اختبارها وفقًا للطريقة القياسية بالغمر لمدة يوم واحد في محلول كلوريد الصوديوم 3% مع إضافة 1% حمض الهيدروكلوريك: 0.11 ملم - بمحتوى 8.8% ملغ في سبيكة، 0.22 ملم - عند 11.5% ملغ و 0.26 ملم - عند 13.5% ملغ.
تحتوي سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم AL27 وAL27-1 على نفس محتوى مكونات السبائك الرئيسية (المغنيسيوم والبريليوم والتيتانيوم والزركونيوم)؛ يجب ألا يتجاوز محتوى شوائب الحديد والسيليكون في سبيكة AL27-1 0.05٪ لكل منهما.

في الجدول يوضح الشكل 16 الخواص الميكانيكية لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم التي تحتوي على شوائب من الحديد والسيليكون والمغنيسيوم.
تُظهر البيانات المذكورة أعلاه أولاً أن السبيكة التي تحتوي على أقل من 9% مغنيسيوم (0.1% حديد وسيليكون لكل منهما) لها خواص ميكانيكية منخفضة نسبيًا (σв = 28.5 كجم قوة/مم2؛ δ5 = 12.5%). من بين السبائك التي تمت دراستها، فإن السبائك التي تحتوي على 10.5% Mg (σв = 38 كجم قوة/مم2؛ δ5 = 26.5%) تتمتع بأعلى الخواص الميكانيكية. مع محتوى المغنيسيوم بنسبة 12.2%، تكون قوة الشد أيضًا عند مستوى عالٍ (38.3 كجم ثقلي/مم2)، لكن الاستطالة أقل قليلاً (21%).
عندما يزيد محتوى الحديد في سبيكة AL8 إلى 0.38% عند نفس محتوى السيليكون (0.07%)، لا يلاحظ أي تغيير في قوة الشد، وتنخفض الاستطالة قليلاً. مع زيادة السيليكون في هذه السبيكة إلى 0.22%، تنخفض قوة الشد (حتى 33.7 كجم/مم2) والاستطالة (17.5%) بشكل ملحوظ. تؤدي زيادة محتوى السيليكون إلى 0.34٪، حتى مع محتوى الحديد المنخفض (0.10٪)، إلى تقليل الخواص الميكانيكية بشكل كبير: تنخفض قوة الشد إلى 29.5 كجم ثقلي / مم 2، والاستطالة إلى 13٪. بالإضافة إلى ذلك، إذا قمنا بزيادة محتوى الحديد في هذه السبيكة إلى 0.37٪، فسوف تنخفض الخواص الميكانيكية بشكل أكبر، ولكن بدرجة أقل من زيادة محتوى السيليكون: ستصبح قوة الشد 27.6 كجم ق / مم 2، وسوف تصبح الاستطالة تكون 10.5%.
من الواضح أن سبب التأثير السلبي للكميات الصغيرة من السيليكون يمكن اعتباره تكوين مركب Mg2Si بسبب الألفة العالية للسيليكون للمغنيسيوم. كلما زاد عدد السيليكون في السبيكة، زاد وجود هذا المركب. يتبلور مركب Mg2Si في شكل ما يسمى "الخط الصيني"، ويقع على طول حدود الحبوب، ويعطل ترابط حبيبات المحلول الصلب، بالإضافة إلى ربط كمية معينة من المغنيسيوم.

في التين. يتم عرض الشكل 26، أ، ب لمقارنة البنية المجهرية لسبائك الألومنيوم مع 10% Mg في حالة الصب، المحضرة من مواد ذات نقاءات مختلفة. يتكون هيكل السبيكة، المصبوبة من مواد عالية النقاء، من حبيبات محلول صلب من المغنيسيوم في الألومنيوم، على طول حدودها تقع مرحلة Al3Mg2. في هيكل السبيكة المحضرة على مواد منخفضة النقاء، بالإضافة إلى مرحلة Al3Mg3، يمكن رؤية مركب Mg3Si على شكل "خط صيني" ومركب FeAl3 على شكل نوعين من الصفائح - مسطحة و على شكل نجمة (يبدو أن هذه أقسام مختلفة من نفس الشكل). يقع مركب Mg2Si على طول حدود الحبوب، وتقع صفائح FeAl3 داخل الحبوب أو تتقاطع مع حدودها. في بعض الحالات، تتقاطع صفائح FeAl3 مع بلورات Mg2Si، مما يشير إلى تبلورها الأولي من الذوبان. بعد المعالجة الحرارية، تنتقل مرحلة Mg2Si إلى محلول صلب، وتمثل البنية المجهرية للسبائك المحضرة من مواد عالية النقاء حبيبات المحلول الصلب (الشكل 26ج).
يساهم الحد الحاد من الشوائب الضارة للحديد والسيليكون، بالإضافة إلى إدخال إضافات البريليوم والتيتانيوم والزركونيوم في سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم (AL27 وAL27-1) في زيادة كبيرة في مقاومة التآكل والخواص الميكانيكية لهذه السبائك. مقارنة بسبائك ثاني أكسيد الكربون AL8.
يمكن تتبع تأثير السبائك الإضافية لسبائك Al-Mg عالية النقاء مع إضافات من عناصر مختلفة باستخدام مثال سبيكة AL8M. أحد عيوب سبائك المغنيسيوم (AL8، AL27) التي تحتوي على نسبة عالية من المغنيسيوم (تصل إلى 11.5٪) هو ميلها إلى الشيخوخة الطبيعية، وانخفاض في خصائص البلاستيك وإمكانية حدوث تشققات في المسبوكات. ومع ذلك، يمكن الافتراض أنه يمكن العثور على طرق لتحقيق الاستقرار في خصائص سبيكة AL8. أحدها هو تقليل درجة التشبع الزائد للمغنيسيوم في المحلول الصلب α، أي تقليل محتوى المغنيسيوم في السبيكة. وفي الوقت نفسه، ستنخفض سرعة عملية الشيخوخة بشكل حاد. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه مع انخفاض محتوى المغنيسيوم في السبيكة، تتدهور الخواص الميكانيكية للسبيكة. لتحسين الخواص الميكانيكية للسبائك في هذه الحالة، فمن الضروري تطبيق صناعة السبائك والتعديل.

في الجدول يعرض الشكل 17 نتائج تأثير الموليبدينوم والمعاملة بملح فلوروزيركونات البوتاسيوم على خصائص وحجم حبيبات سبيكة الماغنيسيوم (10.5% Mg) حسب العمل.
إذا تمت معالجة المصهور بفلوروزيركونات البوتاسيوم، فإن إدخال الموليبدينوم في أعشار النسبة المئوية يساهم في تحسين قوي جدًا للحبيبات البلورية للسبائك؛ يتم الحصول على أكبر تأثير للطحن عن طريق إدخال 0.1% Mo في سبيكة AL8.
من الواضح أن تحسين الحبوب بشكل أقوى مع إضافة الزركونيوم والموليبدينوم معًا مقارنةً بإضافة كل من هذه العناصر على حدة يمكن تفسيره بحقيقة أن قابلية ذوبان كل مادة مضافة في وجود المادة المضافة الأخرى تتناقص. وهذا ينبغي أن يؤدي إلى تكوين عدد أكبر بكثير من الجسيمات بين الفلزات، أي مراكز النواة. يوفر التبلور من العديد من المراكز بنية حبيبية أكثر دقة.
بالتوافق الكامل مع تأثير صقل الحبوب هناك تغيير في الخواص الميكانيكية. تظهر نتائج الاختبارات الميكانيكية المقدمة أن معالجة المصهور بفلوروزيركونات البوتاسيوم وإدخال 0.1% Mo يجعل من الممكن زيادة خصائص قوة السبيكة من 29.9 إلى 43-44 كجم ثقلي/مم2، ومقاومة الخضوع من 18 إلى 22 كجم ثقلي/مم2 والاستطالة النسبية من 14 إلى 23%. عندما يتجاوز محتوى الموليبدينوم 0.1%، تتدهور الخواص الميكانيكية.
في الجدول ويبين الشكل 18 الخصائص المقارنة للسبائك AL8 وAL8M وAL27-1.

كما ذكرنا سابقًا، فإن تقليل محتوى المغنيسيوم في سبائك Al-Mg، وكذلك صناعة السبائك مع إضافات مختلفة، يمكن أن يقلل بشكل كبير من معدل تحلل المحلول الصلب المفرط التشبع، وكذلك تغيير معدل التآكل العام وقابلية السبائك للتآكل. التآكل بين البلورات.
ومن أجل توضيح هذا التأثير، يعرض العمل نتائج الاختبارات في غرفة رطبة من السبائك بمحتويات مختلفة من المغنيسيوم والمواد المضافة إلى السبائك (الجدول 19).
وأظهرت الدراسات أيضًا أن التغير في زيادة الوزن النسبي بمرور الوقت يخضع لقانون القطع المكافئ. يشير هذا إلى أن طبقة أكسيد كثيفة ذات خصائص وقائية جيدة تتشكل على سطح العينات من جميع السبائك. يحدث النمو الأكثر كثافة لفيلم الأكسيد خلال الـ 500 يوم الأولى. وفي وقت لاحق، يستقر معدل الأكسدة. تجدر الإشارة إلى أن طبقة السبائك المعدلة تتمتع على ما يبدو بخصائص حماية أفضل.

أظهرت دراسة البنية المجهرية أن عملية التآكل بين البلورات في السبائك التي تحتوي عليها خلال فترة اختبارات التآكل بأكملها لم تحصل على أي تطور ملحوظ.
تتصرف السبائك التي تحتوي على 11.5% Mg بشكل مختلف. إن طبيعة التغير في الزيادة النسبية في الوزن لعينات السبائك المعدلة تخضع أيضًا لقانون القطع المكافئ. ومع ذلك، فإن معدل الأكسدة يزيد بشكل ملحوظ مقارنة بمعدل أكسدة السبائك التي تحتوي على 8.5٪ Mg، ويكتسب فيلم الأكسيد خصائص وقائية بسمك أكبر بشكل ملحوظ.
في السبيكة الأصلية، تخضع طبيعة التغير في زيادة الوزن النسبي أيضًا لقانون القطع المكافئ. ومع ذلك، في الفترة الزمنية من 300 إلى 500 يوم، لوحظت زيادة حادة في معدل نمو فيلم الأكسيد. ويبدو أن هذه الظاهرة يمكن تفسيرها بتشقق طبقة الأكسيد خلال هذه الفترة الزمنية بسبب حدوث ضغوط داخلية كبيرة فيها.
بعد أن تقوم الأكاسيد المشكلة حديثًا بشفاء الشقوق الموجودة في طبقة الأكسيد، سينخفض معدل الأكسدة وسيظل دون تغيير تقريبًا في المستقبل.
أظهرت دراسة البنية المجهرية للسبائك التي تحتوي على 11.5% مغنيسيوم أنه في السبيكة الأصلية، بعد 300 يوم من اختبارات التآكل، تصبح حدود الحبوب سميكة بشكل كبير بسبب ترسيب الطور بيتا، وتصبح السبيكة عرضة للتآكل بين البلورات. من الواضح أنه خلال هذه الفترة الزمنية، يبدأ تكوين شقوق التآكل، لأنه بحلول اليوم الـ 500 من الاختبار، تخترق شقوق التآكل بعمق شديد في المعدن، وتلتقط الكثير من حدود الحبوب.
على عكس السبائك غير المعدلة، في السبائك المعدلة، تقتصر عملية التآكل بين البلورات على الطبقة السطحية للمعدن ولا تتطور بقوة حتى بعد 1000 يوم من اختبارات التآكل. تجدر الإشارة إلى أن عملية التآكل بين البلورات هي الأقل تطوراً في السبيكة المعدلة بالزركونيوم والموليبدينوم.
بما يتفق تماما مع التغييرات الهيكلية هي التغييرات في الخواص الميكانيكية للسبائك.
كما تظهر البيانات في الجدول. 19، تتزايد باستمرار قوة الشد للسبائك المعدلة، وهو ما يفسره عملية الشيخوخة الطبيعية. في السبيكة الأصلية، تحدث عمليتان بالتوازي: التعتيق الطبيعي، الذي يقوي السبيكة، وعملية التآكل بين البلورات، مما يؤدي إلى تليينها. ونتيجة لذلك، فإن قوة الشد للسبيكة الأصلية تنخفض إلى حد ما بمقدار 1000 يوم من اختبارات التآكل.
والأكثر دلالة هو التغير في الاستطالة النسبية للسبائك: بالنسبة للسبائك الأصلية، يبدأ الانخفاض الحاد في خصائص البلاستيك بعد 100 يوم من اختبارات التآكل، بينما بالنسبة للسبائك المعدلة فقط بعد 500 يوم. تجدر الإشارة إلى أن الانخفاض في ليونة السبائك المعدلة بعد 500 يوم من اختبارات التآكل يمكن تفسيره على الأرجح من خلال عملية تقصف السبائك نتيجة للشيخوخة الطبيعية مقارنة بعملية التآكل بين البلورات.

تشمل عيوب سبائك Al-Mg ذات المحتوى العالي من المغنيسيوم (AL8، AL8M، AL27-1، AL27) أيضًا الحساسية للتآكل الحبيبي والتآكل الإجهادي الذي يظهر نتيجة التسخين لفترة طويلة عند درجات حرارة أعلى من 80 درجة مئوية (الجدول 20) . لذلك، يوصى باستخدام هذه السبائك لتصنيع أجزاء الطاقة التي تعمل لفترة قصيرة عند درجات حرارة تتراوح من -60 إلى +60 درجة مئوية، وفي بعض الحالات يمكن استخدامها بنجاح بدلاً من البرونز النادر والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم القابل للتشوه. السبائك عند تشغيل المكونات والأجزاء ذات التطبيقات الكبيرة (بما في ذلك الصدمات والأحمال المتناوبة) في ظل ظروف مختلفة (بما في ذلك مياه البحر والضباب).
لتقليل ميل التشققات في المسبوكات المصنوعة من هذه السبائك أثناء التشغيل طويل الأمد، من الضروري الحد من محتوى المغنيسيوم في السبائك إلى 10٪، وإخماد الأجزاء في الزيت المسخن إلى 50-60 درجة مئوية.
السبائك AL23 وAL23-1 في الحالة المتصلبة ليست عرضة للتآكل الحبيبي. في حالة صب هذه السبائك، عند اختبارها بحثًا عن التآكل بين الحبيبات، لوحظ تطور التآكل على طول حدود الحبوب، والذي يحدث بسبب وجود الطور بيتا الزائد في هيكل السبائك لهذه السبائك على طول حدود الحبوب، والذي تم إطلاقه خلال عملية التبلور.
يتم عرض الخصائص النموذجية لسبائك AL23-1 وAL23 في الجدول. 21.

يمكن لحام سبائك AL23-1 وAL23 بشكل مرضي عن طريق اللحام بقوس الأرجون. تبلغ قوة الوصلات الملحومة 80-90% من قوة المادة الأساسية. تم الحصول على نتائج جيدة عند لحام الأجزاء المصبوبة المصنوعة من سبيكة AL23-1 بأجزاء مصنوعة من السبائك المطاوع AMg6.
يمكن استخدام السبائك ذات الدرجات AL23-1 وAL23 في حالة الصب والصلابة. في حالة الصب، تم تصميم سبائك AL23 وAL23-1 لتصنيع الأجزاء التي تتحمل أحمال صدمات متوسطة ثابتة وصغيرة نسبيًا. في الحالة المتصلبة، تم تصميم سبيكة AL23-1 لتصنيع الأجزاء التي تعمل تحت أحمال ثابتة وصدمات متوسطة. تم تصميم سبيكة AL29 للعمل في مختلف الظروف المناخية. يتم استخدام مصبوبات سبائك AL29 بدون معالجة حرارية خاصة. تتمتع سبيكة AL29 في حالة الصب بمقاومة مرضية للتآكل. من أجل زيادة مقاومة التآكل، يتم أكسدة الأجزاء المصنوعة من سبيكة AL29 في حمض الكروميك. تختلف سبيكة AL29، المخصصة للقولبة بالحقن، في التركيب الكيميائي عن سبيكة AL13 في محتواها العالي من المغنيسيوم، فضلاً عن محتوى الشوائب الأقل المسموح به. يتم استخدام السبيكة في حالة الصب. من حيث الخواص الميكانيكية والصب، تتفوق السبيكة AL29 على السبيكة AL13، وتشبهها في جميع الخصائص الأخرى وتستخدم لصناعة الأجزاء التي تعمل تحت الأحمال الساكنة والصدمات المتوسطة، وكذلك في الأجهزة التي تعمل في المناطق شبه الاستوائية. جمع مناخ. الأجزاء المصنوعة من سبيكة AL29 يمكن أن تعمل لفترة طويلة عند درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية.
تم تطوير سبيكة AL22 للقولبة بالحقن، والتي وجدت بعض التطبيقات لتصنيع الأجزاء العاملة في التركيبات والتجمعات في درجات حرارة مرتفعة لعدة دقائق، وأحيانًا عدة عشرات من الدقائق. تحتوي سبيكة AL22 على كمية كبيرة من المغنيسيوم (10.5-13%)، مما يسمح باستخدام المسبوكات منها في حالة تصلبها. يساعد تصنيع السبيكة مع إضافات صغيرة من التيتانيوم والبريليوم على تحسين خصائص الصب والقوة. تتفوق سبيكة AL22 على سبيكة AL13 في الخصائص التكنولوجية وخصائص القوة ومقاومة الحرارة. للحصول على أقصى قوة للسبيكة، يجب أن تحتوي على محتوى المغنيسيوم عند الحد الأعلى (يصل إلى 13٪)، والسيليكون عند الحد الأدنى؛ بالنسبة لأجزاء الصب ذات التكوينات المعقدة، يجب أن يكون محتوى المغنيسيوم عند الحد الأدنى والسيليكون عند الحد الأعلى.
عيب السبائك هو انخفاض الليونة. يتم استخدام سبيكة AL22 لصب الأجزاء ذات التكوينات المعقدة التي تعمل تحت أحمال ثابتة متوسطة (أجزاء من النوع الكلي والأدوات) في ظل ظروف التآكل في الغلاف الجوي ومياه البحر. يتم استخدام السبائك على نطاق واسع لقولبة الأجزاء بالحقن. في هذه الحالة، يتم استخدام المسبوكات في حالة الصب. الأجزاء المصنوعة من سبيكة AL22 يمكن أن تعمل لفترة طويلة عند درجات حرارة تصل إلى 200 درجة مئوية.
يتم استخدام سبيكة الصب الجديدة AL28 في حالة مصبوبة (بدون معالجة حرارية) لتصنيع تجهيزات خطوط أنابيب المياه العذبة وأنظمة النفط والوقود، وكذلك لأجزاء آليات ومعدات السفن، التي لا تنخفض درجة حرارة تشغيلها تتجاوز 100 درجة مئوية. عند درجات الحرارة المرتفعة، يحدث تحلل مكثف للمحلول الصلب وترسيب الطور بيتا على طول حدود الحبوب، مما يسبب هشاشة السبيكة.
في الجدول يوضح الشكل 22 الخواص الميكانيكية لسبيكة AL28 اعتمادًا على محتوى عناصر السبائك الرئيسية ضمن تركيبة الدرجة.
يؤدي إدخال 0.1-0.2% Zr في سبيكة AL28 إلى زيادة خصائص القوة بمقدار 2-3 كجم قوة/مم2 وكثافة المسبوكات بسبب تكوين سبيكة هيدريد الزركونيوم المستقرة عند درجة حرارة الانصهار. عند استخدام مواد أولية عالية النقاء كشحنة، يتم ملاحظة زيادة كبيرة في قوة وليونة السبيكة.

تتمتع السبائك LL28 بمقاومة عالية للتآكل في المياه العذبة ومياه البحر، وكذلك في الغلاف الجوي البحري. مقاومة التآكل للسبائك في ظل هذه الظروف تقترب من مقاومة الألومنيوم النقي.
في التين. ويبين الشكل 27 نتائج اختبار مقاومة التآكل لسبيكة AL28 في محلول NaCl 3% محمض بـ 0.1% H2O2. وكانت مدة الاختبار 1000 ساعة، وللمقارنة تم اختبار سبائك AL8 وAL13 وAL4 تحت نفس الظروف.

في الجدول الشكل 23 يوضح نتائج اختبار الشد لعينات من السبائك AL28 وAL4 وAL13 قبل وبعد التعرض لمحلول مائي 3% NaCl + 0.1% H2O2، والتي تؤكد أن مقاومة التآكل لسبيكة AL28 تتفوق على ذلك من سبائك الألومنيوم الأخرى التي تمت دراستها.
ظلت الخواص الميكانيكية لسبيكة AL28 دون تغيير بعد تعرضها لبيئة متآكلة لمدة 10000 ساعة، بينما أظهرت سبيكة AL4 بعض التدهور في خصائص القوة وانخفاضًا كبيرًا (أكثر من 50٪) في الاستطالة.

يتم تفسير زيادة مقاومة التآكل لسبائك AL28 من خلال وجود مادة مضافة للمنجنيز، والتي لها تأثير مفيد على خصائص التآكل للألمنيوم النقي وبعض سبائك الألومنيوم. لا تظهر سبيكة AL28 ميلاً للتآكل تحت الضغط في درجات الحرارة العادية، وكذلك عند تسخينها إلى 100 درجة مئوية وتحملها لفترة طويلة (تصل إلى 1000 ساعة). ومع ذلك، حتى التعرض قصير المدى نسبيًا لدرجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية يقلل بشكل كبير من أداء هذه السبيكة في بيئة قابلة للتآكل، مما يجعل من المستحيل عمليًا استخدامها في درجات حرارة مرتفعة.
أظهرت اختبارات التآكل للمسبوكات التجريبية في الظروف الطبيعية (في البحر الأسود) لمدة 2-3 سنوات أن سبيكة AL28 ليست عرضة للتآكل. أثبتت سبيكة AL28 أنها واحدة من أكثر سبائك الألومنيوم مقاومة عند اختبارها في مياه البحر التي تتحرك بسرعة 10 م/ث. أكد تشغيل علب المرافق لضواغط الفريون المختومة لمكيفات هواء السفن لعدة سنوات جدوى وموثوقية تصنيعها من سبيكة AL28 كمواد مقاومة لعمل الفريون 22.
تجدر الإشارة إلى أنه في الآونة الأخيرة، تم إيلاء أهمية كبيرة للتآكل الإجهادي، حيث يتم وضع متطلبات متزايدة على قوة وأداء المواد في الهندسة الميكانيكية الحديثة، وخاصة بناء السفن، في ظل ظروف درجات الحرارة الاستوائية والرطوبة العالية ومياه البحر. ومما يثير الاهتمام العمل الذي يصف دراسة قابلية سبائك الألومنيوم المصبوبة للتشقق الناتج عن التآكل.
تم إنشاء قوة الشد باستخدام زنبرك لولبي تمت معايرته مسبقًا. تم نقل الحمولة إلى عينة يبلغ قطرها 5 ملم. جعل شكل العينة من الممكن ربط الحمامات ببيئة قابلة للتآكل. لتجنب تآكل التلامس، تتم إزالة مقابض التثبيت من الحمام. تم استخدام محلول مائي من 3% NaCl + 0.1% H2O2 كوسيلة أكالة.
لتحديد وقت الفشل اعتماداً على حجم الإجهاد، تم وضع العينات في منشأة تم فيها إنشاء قوة تقابل 1.2-0.4 من قوة الخضوع التقليدية. وتظهر النتائج التي تم الحصول عليها في الشكل. 28، 29، 30.

وهكذا، بالنسبة لجميع السبائك التي تمت دراستها، فإن الاعتماد الزمني لـ "حياة" العينات على الإجهاد في الهواء (أي القوة طويلة المدى في درجة حرارة الغرفة) في إجهاد الإحداثيات - يتم التعبير عن لوغاريتم الوقت حتى الفشل بخط مستقيم، وهي سمة من سمات معظم المواد المعدنية: مع زيادة الحمل، يقل الوقت قبل تدمير العينات. ومع ذلك، يتم التعبير عن علاقة الإجهاد ووقت الكسر للماجنيوم (AL28، AL8 وAL27-1) بمنحنى مكسور، يتكون من فرعين مستقيمين تقريبًا. يوضح الفرع الأيسر من المنحنى أن مقاومة التآكل لهذه السبائك تحت الضغط تعتمد إلى حد كبير على مستوى الإجهاد؛ تؤدي الزيادة في الحمل إلى انخفاض حاد في "عمر" العينة. عند الأحمال المنخفضة، يختفي اعتماد وقت الفشل على الإجهاد، أي عند هذه الضغوط، لا يعتمد "عمر" العينات على مستوى الإجهاد - فالفرع الأيمن عبارة عن خط مستقيم، موازٍ تقريبًا لمحور الوقت . بالنسبة لهذه السبائك يبدو أن هناك حدًا أو "عتبة" لمقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد.
تجدر الإشارة إلى أن حد مقاومة التآكل لسبائك AL28 تحت الضغط يمثل قيمة كبيرة، تساوي تقريبًا قوة الخضوع الشرطية. كما هو معروف، فإن مستوى الضغوط الهيكلية عادة لا يتجاوز قوة الخضوع، أي يمكننا أن نفترض أن تكسير التآكل للمسبوكات المصنوعة من هذه السبائك مستبعد عمليا.
بالنسبة لسبائك AL8، لا يتجاوز حد مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد 8 كجم قوة / مم 2، وهو ما يقرب من مرتين أقل من قوة الخضوع لهذه السبيكة ويشير إلى انخفاض مقاومتها للتآكل الناتج عن الإجهاد.
يمكن اعتبار حد مقاومة التآكل الإجهادي لسبيكة AL27-1 مساويا لقوة الخضوع المشروطة. تحتوي سبيكة AL27-1، مثل سبيكة AL8، على حوالي 10% Mg، ومع ذلك، فإن خلطها الإضافي بكميات صغيرة (0.05-0.15%) من البريليوم والتيتانيوم والزركونيوم يؤدي إلى انخفاض قابليتها للتكسير التآكل.
تم إجراء دراسة القابلية للتكسير بسبب التآكل تحت تأثير الحرارة من أجل تحديد درجات الحرارة التي تكون فيها سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم من درجات AL8 وAL27-1 وAL28 قادرة على الحفاظ على مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد لفترة طويلة ، وكذلك إثبات جواز تسخين الأجزاء المصنوعة من هذه السبائك على المدى القصير أثناء عملية تصنيعها (على سبيل المثال، أثناء التشريب، وتطبيق الطلاءات الواقية، وما إلى ذلك). تم تعريض عينات من هذه السبائك للشيخوخة عند 70، 100، 125 و 150 درجة مئوية من 1 إلى 1000 ساعة اعتمادا على درجة حرارة التسخين ثم تم اختبارها تحت ضغوط تساوي 0.9-0.8 من مستوى الإجهاد الذي لا يحدث عنده تشقق التآكل، محددة للحالة الأولية.
يظهر في الشكل. تظهر بيانات 31 أن مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد لسبائك AL28 لا تنخفض عند تسخينها إلى 100 درجة مئوية لفترة طويلة من الزمن، ويسمح بالتسخين على المدى القصير إلى 150 درجة مئوية دون فقدان الأداء في بيئة قابلة للتآكل.

أظهرت نتائج اختبار مقاومة التآكل تحت ضغط السبائك AL8 و AL27-1 المعرضة للتسخين المسبق أن استخدام الأجزاء المصنوعة من هذه السبائك عند درجات حرارة مرتفعة في ظل ظروف التآكل غير مقبول عمليا. النتائج التي تم الحصول عليها من دراسة قابلية سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم AL8، AL27-1 للتآكل في كل من الحالة المتلقية وبعد التعتيق الاصطناعي تسمح لنا باستنتاج أن سلوك التآكل تحت الضغط يتحدد في المقام الأول من خلال استقرار المادة الصلبة. هيكل الحل.
تظهر مقارنة مقاومة التآكل الناتج عن الإجهاد لسبائك AL8 وAL27-1 التي تحتوي على نفس الكمية من المغنيسيوم أن سبيكة AL27-1، التي تم تثبيت هيكلها بواسطة صناعة السبائك الإضافية، تتمتع بمقاومة أعلى للتآكل الناتج عن الإجهاد. إن السبائك AL28، التي تحتوي على 4.8-6.3% من المحلول الصلب الذي يكون ثباته أعلى من السبائك التي تحتوي على 10% Mg، أكثر مقاومة للتشقق الناتج عن التآكل.

سؤال 1. ارسم مخططًا طوريًا لنظام الألومنيوم والنحاس. وصف تفاعل المكونات في الحالتين السائلة والصلبة، وبيان المكونات الهيكلية في جميع مناطق مخطط الطور، وشرح طبيعة التغير في خصائص السبائك في نظام معين باستخدام قواعد كورناكوف.

أهم الشوائب في دورالومين هو النحاس.

يشير مخطط الطور لسبائك A1-Cu (الشكل 1.) إلى مخططات الطور من النوع الثالث، عندما تشكل المكونات محلولاً صلبًا مع

محدودة الذوبان، وتتناقص مع انخفاض درجة الحرارة. في السبائك التي لها مخطط طور من هذا النوع، يكون ثانويًا

التبلور المرتبط بالتحلل الجزئي للمحلول الصلب. يمكن أن تخضع هذه السبائك للمعالجة الحرارية للمجموعتين الثالثة والرابعة، أي تصلب

مخطط حالة سبائك الألومنيوم والنحاس.

والشيخوخة.من مخطط الطور A1 - Cu، يترتب على ذلك أن أعلى قابلية للذوبان في النحاس في الألومنيوم لوحظت عند 548 درجة، عندما تكون

5.7%؛ مع انخفاض درجة الحرارة، تقل ذوبان النحاس في الألومنيوم وفي درجة حرارة الغرفة تصل إلى 0.5%. إذا تعرضت السبائك التي تحتوي على محتوى نحاس من 0.5 إلى 5.7٪ للتبريد بالتسخين فوق درجات حرارة تحولات الطور (على سبيل المثال، فوق النقطة 5 في مخطط الطور لسبائك A1 - Cu)، فسوف تتحول السبيكة إلى مادة صلبة متجانسة الحل أ. بعد التبريد، سوف يتحلل المحلول الصلب في السبيكة، مصحوبًا بإطلاق مرحلة زائدة بدرجة عالية من التشتت. مثل هذه المرحلة في سبائك النحاس هي المركب الكيميائي الصلب والهش CuAl 2.

يمكن أن يحدث تحلل المحلول الصلب المفرط التشبع لفترة طويلة عندما يتم حفظ السبيكة في درجة حرارة الغرفة (الشيخوخة الطبيعية) وبسرعة أكبر عند درجات حرارة مرتفعة (الشيخوخة الاصطناعية). نتيجة للشيخوخة، تزداد صلابة وقوة السبيكة، في حين تقل الليونة والمتانة.

وفقا لنظرية التعتيق، التي تم تطويرها بشكل كامل باستخدام قواعد كورناكوف، فإن عملية التعتيق في السبائك تحدث على عدة مراحل. إن تصلب السبائك الذي لوحظ نتيجة للشيخوخة يتوافق مع فترة هطول المراحل الزائدة في حالة شديدة التشتت. لا يمكن ملاحظة التغيرات التي تحدث في البنية إلا باستخدام المجهر الإلكتروني. عادة، تحدث هذه المرحلة من العملية في السبائك المتصلبة أثناء التعتيق الطبيعي. وفي الوقت نفسه، تزداد صلابة وقوة السبائك.

عندما يتم تسخين السبائك المتصلبة إلى درجات حرارة منخفضة نسبيًا، تختلف باختلاف السبائك (الشيخوخة الاصطناعية)، تحدث المرحلة الثانية، والتي تتكون من تضخم جزيئات المراحل المترسبة. ويمكن ملاحظة هذه العملية باستخدام المجهر الضوئي. يتزامن ظهور رواسب متضخمة لمراحل التقوية في البنية المجهرية مع تغيير جديد في الخصائص - انخفاض في قوة وصلابة السبيكة وزيادة في اللدونة والمتانة. يتم ملاحظة الشيخوخة فقط في السبائك التي لها مخطط طوري ذو ذوبان محدود، والذي يتناقص مع انخفاض درجة الحرارة. وبما أن عددًا كبيرًا من السبائك لديها هذا النوع من المخططات، فإن ظاهرة الشيخوخة شائعة جدًا. تعتمد المعالجة الحرارية للعديد من السبائك غير الحديدية - الألومنيوم والنحاس وما إلى ذلك - على ظاهرة التقادم.

في سبائك A1 - النحاس التي تمت مناقشتها أعلاه، تتم هذه العملية على النحو التالي. أثناء التعتيق الطبيعي في السبائك المتصلبة، تتشكل مناطق (أقراص) ذات محتوى نحاسي متزايد. ويساوي سمك هذه المناطق، التي تسمى مناطق جينيير-بريستون، طبقتين إلى ثلاث طبقات ذرية. عند تسخينها إلى 100 درجة وما فوق، تتحول هذه المناطق إلى ما يسمى بالطور ˚، وهو تعديل تآصلي غير مستقر للمركب الكيميائي CuA1 2. عند درجات حرارة أعلى من 250 درجة، يتحول الطور 9 بوصة إلى الطور ˈ(CuA1 2). علاوة على ذلك، يحدث ترسيب الطور ˈ(CuA1 2). تتمتع السبيكة بأكبر قدر من الصلابة والقوة في المرحلة الأولى من التعتيق.

في الدورالومين من الدرجة D1، يتم أيضًا إطلاق المرحلة ½ أثناء تحلل المحلول الصلب، وفي الدورالومين من الدرجة D16 هناك العديد من هذه المراحل.

تتكون تقنية المعالجة الحرارية للأجزاء المصنوعة من الدورالومين من التصلب الذي يتم إجراؤه للحصول على محلول صلب مفرط التشبع والشيخوخة الطبيعية أو الاصطناعية. للتصلب، يتم تسخين الأجزاء إلى 495 درجة وتبريدها في الماء البارد.

تخضع الأجزاء المتصلبة للشيخوخة الطبيعية عن طريق الاحتفاظ بها في درجة حرارة الغرفة. وبعد 4-7 أيام من التعتيق، تكتسب الأجزاء أعلى قوة وصلابة. وبالتالي، فإن قوة الشد للصف D1 من الدورالومين في الحالة الملدنة هي 25 كجم/مم 2 , وصلابته متساوية ن في = 45؛ بعد التصلب والشيخوخة الطبيعية، تكون قوة الشد 40 كجم/مم 2 , وتزداد الصلابة إلى ن الخامس = 100.

يمكن تقليل الوقت اللازم لتحلل المحلول الصلب إلى عدة ساعات عن طريق تسخين الدورالومين المتصلب إلى 100 - 150 ◦ (الشيخوخة الاصطناعية)، ومع ذلك، فإن قيم الصلابة والقوة الشيخوخة الاصطناعية أقل قليلاً من الطبيعية شيخوخة. كما تنخفض مقاومة التآكل إلى حد ما. تتميز درجتا دورالومين D16 وD6 بأعلى صلابة وقوة بعد التصلب والتقادم، كما أن درجتي دورالومين DZP وD18 عبارة عن سبائك ذات ليونة متزايدة.

تستخدم دورالومينات على نطاق واسع في مختلف الصناعات، وخاصة في بناء الطائرات، بسبب جاذبيتها النوعية المنخفضة وخصائصها الميكانيكية العالية بعد المعالجة الحرارية.

عند وضع علامة على دورالومينين، يشير الحرف D إلى "دورالومين"، والرقم هو الرقم التقليدي للسبيكة.

2. مخطط حالة سبائك الحديد والكربون

يتم تصنيف سبائك الحديد والكربون بشكل تقليدي على أنها سبائك مكونة من عنصرين. تكوينها، بالإضافة إلى المكونات الرئيسية - الحديد والكربون، يحتوي على كميات صغيرة من الشوائب المشتركة - المنغنيز والسيليكون والكبريت والفوسفور، وكذلك الغازات - النيتروجين والأكسجين والهيدروجين وأحيانا آثار بعض العناصر الأخرى. يشكل الحديد والكربون مركبًا كيميائيًا مستقرًا Fe 3 C (93.33% Fe و6.67% C)، يسمى كربيد الحديد أو السمنتيت. في سبائك الحديد والكربون المستخدمة (الفولاذ، الحديد الزهر)، لا يتجاوز محتوى الكربون 6.67٪، وبالتالي فإن سبائك الحديد مع كربيد الحديد (نظام Fe-Fe 3 C)، والتي يكون المكون الثاني فيها هو السمنتيت، تكون ذات فائدة عملية. أهمية.

عندما يكون محتوى الكربون أعلى من 6.67%، لن يكون هناك حديد حر في السبائك، لأنه سيدخل جميعًا في تركيبة كيميائية مع الكربون. في هذه الحالة، ستكون مكونات السبائك هي كربيد الحديد والكربون؛ ستنتمي السبائك إلى النظام الثاني Fe 3 C -C الذي لم تتم دراسته بشكل كافٍ. بالإضافة إلى ذلك، فإن سبائك الحديد والكربون التي تحتوي على نسبة كربون أعلى من 6.67% تكون هشة للغاية ولا يتم استخدامها عمليا.

سبائك على العكس من ذلك، فإن Fe -Fe 3 C (بمحتوى C يصل إلى 6.67%) له أهمية عملية كبيرة. في التين. يوضح الشكل 2 مخططًا هيكليًا لحالة سبائك Fe -Fe 3 C، المرسومة في إحداثيات درجة الحرارة - التركيز. يُظهر المحور الإحداثي درجات حرارة تسخين السبائك، ويُظهر المحور الإحداثي تركيز الكربون كنسبة مئوية. الإحداثي الأيسر يتوافق مع محتوى الحديد بنسبة 100%، والإحداثي الأيمن يتوافق مع محتوى الكربون بنسبة 6.67% (أو تركيز Fe 3 C بنسبة 100%).

على الإحداثي الأيمن توجد نقطة انصهار Fe 3 C، المقابلة لـ 1550 درجة (نقطة د على الرسم البياني).

نظرا لأن الحديد له تعديلات على الإحداثي الأيسر، بالإضافة إلى درجة انصهار الحديد 1535 درجة (نقطة أعلى الرسم البياني)، يتم أيضًا رسم درجات حرارة التحولات المتآصلة للحديد: 1390 درجة (نقطة ن ) و 910 درجة (النقطة G).

وبالتالي فإن إحداثيات المخطط تتوافق مع المكونات النقية للسبائك (الحديد والسمنتيت)، وبينهما نقاط تتوافق مع السبائك ذات التركيزات المختلفة من 0 إلى 6.67٪ C

أرز. 2. الرسم التخطيطي لحالة السبائكالحديد - الحديد 3 ج .

في ظل ظروف معينة، قد لا يتكون مركب كيميائي (الأسمنتيت)، والذي يعتمد على محتوى السيليكون والمنغنيز والعناصر الأخرى، وكذلك على معدل تبريد السبائك أو المسبوكات. في هذه الحالة، يتم إطلاق الكربون في السبائك في حالة حرة على شكل الجرافيت. في هذه الحالة، لن يكون هناك نظامان من السبائك (Fe -Fe 3 C وFe 3 C -C). يتم استبدالها بنظام سبيكة Fe-C واحد لا يحتوي على مركبات كيميائية.

2.1 المكونات الهيكلية لسبائك الحديد والكربون.

أظهر التحليل المجهري أن ستة مكونات هيكلية تتشكل في سبائك الحديد والكربون، وهي: الفريت، والسمنتيت، والأوستينيت، والجرافيت، بالإضافة إلى البرليت والليديبوريت.

الفريتيسمى المحلول الصلب لإقحام الكربون في Fe a. نظرًا لأن ذوبان الكربون في Fe غير مهم، فيمكن اعتبار الفريت Fe a نقيًا تقريبًا. يحتوي الفريت على شبكة مكعبة مركزية الجسم (BC). تحت المجهر، يبدو هذا المكون الهيكلي وكأنه حبيبات خفيفة ذات أحجام مختلفة. خصائص الفريت هي نفس خصائص الحديد: فهو ناعم ومطيل، وله قوة شد تبلغ 25 كجم/مم 2 , صلابة ن في = 80، الاستطالة النسبية 50٪. تعتمد لدونة الفريت على حجم حبيباته: فكلما كانت الحبوب أصغر، زادت اللدونة. حتى 768 درجة (نقطة كوري) تكون مغناطيسية حديدية، وفوقها تكون مغناطيسية.

سمنتيتيسمى كربيد الحديد Fe 3 C. يحتوي الأسمنت على شبكة معينية معقدة. تحت المجهر، يبدو هذا المكون الهيكلي على شكل صفائح أو حبيبات بأحجام مختلفة. الأسمنتيت صعب (ن في > 800 وحدة) وهو هش، واستطالته النسبية قريبة من الصفر. يتم التمييز بين السمنتيت المنطلق أثناء التبلور الأولي من سبيكة سائلة (السمنتيت الأولي أو C 1) والسمنتيت المنطلق من محلول صلب من Y-أوستينيت (السمنتيت الثانوي أو C 2). بالإضافة إلى ذلك، أثناء تحلل المحلول الصلب (المنطقة جي بي كيو. في مخطط الحالة)، يبرز السمنتيت، ويسمى، على عكس سابقاتها، السمنتيت الثلاثي أو C 3. جميع أشكال السمنتيت لها نفس التركيب والخصائص البلورية، ولكن أحجام الجسيمات المختلفة - الصفائح أو الحبوب. أكبرها هي جزيئات السمنتيت الأولي، وأصغرها هي جزيئات السمنتيت الأولي. عند درجة حرارة تصل إلى 210 درجة (نقطة كوري)، يعتبر السمنتيت ذو مغناطيسية حديدية، وفوقها يكون ذو مغناطيسية مسايرة.

الأوستينيت يسمى المحلول الصلب لإقحام الكربون في Fe Y. يحتوي الأوستينيت على شبكة مكعبة مركزية الوجه (K12). تحت المجهر، يبدو هذا المكون الهيكلي وكأنه حبيبات خفيفة ذات خطوط مزدوجة مميزة (التوائم). صلابة الأوستينيت ن في = 220. الأوستينيت هو مغناطيسي.

الجرافيتلديه شبكة سداسية معبأة بشكل فضفاض مع ترتيب الطبقات من الذرات. تحت المجهر، يكون هذا المكون الهيكلي على شكل صفائح ذات أشكال وأحجام مختلفة من الحديد الزهر الرمادي، وشكل يشبه التقشر في الحديد الزهر القابل للطرق، وشكل كروي من الحديد الزهر عالي القوة. الخواص الميكانيكية للجرافيت منخفضة للغاية.

جميع المكونات الهيكلية الأربعة المذكورة هي في نفس الوقت أيضًا مراحل من نظام سبائك الحديد والكربون، لأنها محاليل صلبة متجانسة (الفريت والأوستينيت)، مركب كيميائي (الإسمنتيت) أو مادة عنصرية (الجرافيت).

المكونات الهيكلية لليديبوريت والبرليت ليست متجانسة. إنها مخاليط ميكانيكية ذات خصائص خاصة (سهلة الانصهار و سهلة الانصهار).

البيرلايتيسمى خليط eutectoid من الفريت والسمنتيت. يتكون من الأوستينيت أثناء التبلور الثانوي ويحتوي على 0.8٪ درجة مئوية. درجة حرارة تكوين البيرلايت هي 723 درجة مئوية. تسمى درجة الحرارة الحرجة هذه، التي يتم ملاحظتها فقط في الفولاذ، بالنقطة أ ±.يمكن أن يكون للبيرلايت بنية صفائحية، عندما يكون للسمنتيت شكل ألواح، أو بنية حبيبية، عندما يكون للسمنتيت شكل حبيبات. تختلف الخواص الميكانيكية للبيرلايت الصفائحي والحبيبي إلى حد ما. يمتلك البيرلايت الصفائحي قوة شد تبلغ 82 كجم/مم 2 , استطالة نسبية 15%، صلابة ن الخامس = 190-^-230. قوة الشد للبيرلايت الحبيبي هي 63 كجم/مم 2 , الاستطالة النسبية 20% والصلابة R = 1.60-جم-190.

ليدبوريتيسمى خليط سهل الانصهار من الأوستينيت والسمنتيت. يتم تشكيله أثناء عملية التبلور الأولي عند 1130 درجة. هذه هي أدنى درجة حرارة تبلور في نظام سبائك الحديد والكربون. يتحول الأوستنيت، وهو جزء من الليديبوريت، إلى بيرليت عند 723 درجة. ولذلك، تحت 723 درجة مئوية وحتى درجة حرارة الغرفة، يتكون الليديبوريت من خليط من البيرليت والسمنتيت. انه من الصعب جدا (ن الخامس ^ 700) وهشة. يعد وجود الليديبوريت سمة هيكلية لمكاوي الزهر البيضاء. تختلف الخواص الميكانيكية لسبائك الحديد والكربون حسب عدد المكونات الهيكلية وشكلها وحجمها وموقعها.

الرسم التخطيطي الهيكلي لحالة Fe -Fe 3 C هو مخطط معقد، لأنه في سبائك الحديد والكربون لا تحدث التحولات المرتبطة بالتبلور فحسب، بل تحدث أيضًا التحولات في الحالة الصلبة.

الحد الفاصل بين الفولاذ والحديد الزهر الأبيض هو تركيز الكربون بنسبة 2٪، والميزة الهيكلية هي وجود أو عدم وجود الليديبوريت. تسمى السبائك التي تحتوي على محتوى كربون أقل من 2٪ (والتي لا تحتوي على الليديبوريت) بالفولاذ، وتسمى السبائك التي تحتوي على محتوى كربون أكثر من 2٪ (والتي تحتوي على الليديبوريت في هيكلها) بالحديد الزهر الأبيض.

اعتمادًا على تركيز الكربون والهيكل الفولاذي، يتم تقسيم الحديد الزهر عادةً إلى المجموعات الهيكلية التالية: الفولاذ ناقص الإيوتكتويد (حتى 0.8٪ درجة مئوية)؛ هيكل - الفريت والبرليت. فولاذ سهل الانصهار (0.8% درجة مئوية)؛ هيكل - بيرليت.

فولاذ مفرط اليوتكتويد (أكثر من 0.8 إلى 2% درجة مئوية)؛ الهيكل - البيرليت إلى سمنتيت ثانوي؛

الحديد الزهر الأبيض ناقص اليوتيكتيك (أكثر من 2 إلى 4.3% درجة مئوية)؛ الهيكل - الليديبوريت (المتفكك)، البيرلايت والسمنتيت الثانوي؛

حديد زهر أبيض سهل الانصهار (4.3% درجة مئوية)؛ هيكل - ليديبوريت.

الحديد الزهر الأبيض شديد الالتصاق (أكثر من 4.3 إلى 6.67% درجة مئوية)؛ الهيكل - الليديبوريت (المتفكك) والسمنتيت الأولي.

يتوافق هذا التقسيم، كما يمكن رؤيته من مخطط الطور Fe-Fe 3 C، مع الحالة الهيكلية لهذه السبائك التي تمت ملاحظتها في درجة حرارة الغرفة.

السؤال 3.

حدد أداة سبيكة كربيد للطحن الدقيق لسطح الجزء المصنوع من الفولاذ 30KhGSA. إعطاء الخصائص، وفك العلامة التجارية المختارة للسبائك، ووصف الميزات والخصائص الهيكلية للسبائك.

تنقسم الأدوات إلى ثلاث مجموعات: القطع (القواطع، المثاقب، القواطع، إلخ)، القياس (المقاييس، الحلقات، البلاط، إلخ)، وأدوات تشكيل المعادن الساخنة والباردة (الطوابع، لوحات الرسم، إلخ). اعتمادا على نوع الأدوات، تختلف متطلبات الفولاذ لتصنيعها.

الشرط الرئيسي للفولاذ لأدوات القطع هو وجود صلابة عالية لا تقل عند درجات الحرارة المرتفعة التي تنشأ أثناء معالجة المعادن بالقطع (المقاومة الحمراء). يجب أن تكون صلابة أدوات قطع المعادن R c = 60÷65. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يتمتع الفولاذ المستخدم في أدوات القطع بمقاومة تآكل عالية وقوة وصلابة مرضية.

يتم استخدام الفولاذ عالي السرعة على نطاق واسع لتصنيع أدوات القطع. الفولاذ عالي السرعة عبارة عن سبيكة متعددة المكونات وينتمي إلى فئة الفولاذ كربيد (ليديبوريت). بالإضافة إلى الحديد والكربون، يتضمن تكوينه الكروم والتنغستن والفاناديوم. العنصر الرئيسي لصناعة السبائك في الفولاذ عالي السرعة هو التنغستن. الأكثر استخدامًا (الجدول 3) هي درجات الفولاذ عالية السرعة P18 (18٪ واط) وP9 (9٪ واط).

يكتسب الفولاذ عالي السرعة صلابة عالية R C = 62 ومقاومة حمراء بعد المعالجة الحرارية، والتي تتكون من التبريد والتلطيف المتكرر.

الجدول 1

التركيب الكيميائي للصلب عالي السرعة

(وفقًا لـ GOST 5952-51)

درجة الصلب
	ج	دبليو	سجل تجاري	الخامس	شهر
ص 18	0,70 – 0,80	17,5 – 19,0	3,8 – 4,4	1,04 – 1,4	≤0,3
ص 9	0,85 – 0,95	8,5 – 10,0	3,8 – 4,4	2,0 – 2,6	≤0,3

يوضح الشكل 3 رسمًا بيانيًا للمعالجة الحرارية للفولاذ عالي السرعة R18.

نحن نختاره كصنف أداة للطحن النظيف لأنه... هذا النوع من الفولاذ يناسبنا من حيث خصائصه.

تتميز المعالجة الحرارية للفولاذ عالي السرعة بعدد من الميزات التي يتم تحديدها من خلال تركيبها الكيميائي. يتم تسخين الفولاذ عالي السرعة أثناء التصلب إلى درجة حرارة عالية (1260-1280 درجة)، وهو أمر ضروري لإذابة كربيدات الكروم والتنغستن والفاناديوم في الأوستينيت. يتم إجراء التسخين حتى 800-850 درجة ببطء لتجنب الضغوط الداخلية الكبيرة في الفولاذ بسبب انخفاض التوصيل الحراري وهشاشته، ثم يتم إجراء التسخين السريع إلى 1260-1280 درجة لتجنب نمو حبيبات الأوستينيت وإزالة الكربنة. . يتم تبريد الفولاذ عالي السرعة بالزيت. كما يتم استخدام التصلب التدريجي للفولاذ عالي السرعة في الأملاح عند درجة حرارة 500-550 درجة على نطاق واسع.

يتكون هيكل الفولاذ عالي السرعة بعد التبريد من المارتنسيت (54%) والكربيدات (16%) والأوستينيت المحتفظ به (30%). بعد التصلب، يتعرض الفولاذ عالي السرعة للتلطيف المتكرر عند 560 درجة. عادة، يتم إجراء عملية التقسية ثلاث مرات مع فترة احتجاز تبلغ ساعة واحدة من أجل تقليل كمية الأوستينيت المحتجزة وزيادة صلابة الفولاذ. أثناء التعرض لدرجة حرارة التخفيف، يتم إطلاق الكربيدات من الأوستينيت، وعند التبريد، يتحول الأوستينيت إلى مارتنسيت. يبدو الأمر كما لو أن هناك تصلبًا ثانويًا. هيكل الفولاذ عالي السرعة بعد التقسية هو مارتنسيت مقسى وكربيدات مشتتة للغاية وكمية صغيرة من الأوستينيت المحتجز. لتقليل كمية الأوستينيت المحتجزة بشكل أكبر، يتم إخضاع الفولاذ عالي السرعة للمعالجة الباردة، والتي يتم إجراؤها قبل التقسية. يعد استخدام السيانيد في درجات الحرارة المنخفضة فعالاً للغاية في زيادة الصلابة ومقاومة التآكل.

يستخدم الفولاذ عالي السرعة على نطاق واسع لتصنيع أدوات القطع المختلفة؛ تعمل الأدوات المصنوعة من هذا الفولاذ بسرعات قطع أعلى بمقدار 3-4 مرات من سرعات القطع المصنوعة من الفولاذ الكربوني، وتحتفظ بخصائص القطع عند تسخينها أثناء عملية القطع حتى 600 درجة - 620 درجة.

سؤال. 4اختر درجة الفولاذ الأكثر عقلانية واقتصادية لتصنيع الزنبرك، والذي يجب أن يحصل بعد المعالجة الحرارية على مرونة وصلابة عالية لا تقل عن 44 ... 45 HRC E. أعط خاصية، وحدد تركيبة الفولاذ، وحدد و تبرير وضع المعالجة الحرارية. وصف ورسم البنية المجهرية وخصائص الفولاذ بعد المعالجة الحرارية.

تُستخدم النوابض لتخزين الطاقة (المحركات الزنبركية)، ولامتصاص الصدمات وامتصاصها، ولتعويض التمدد الحراري في آليات توزيع الصمامات، وما إلى ذلك. يمكن أن يظهر تشوه الزنبرك في شكل تمدد أو ضغط أو ثني أو التواء.

تسمى العلاقة بين القوة P وتشوه الزنبرك F بخاصية الزنبرك.

بحسب كتيب المصمم - الهندسة الميكانيكية، المؤلف. أنورييف. سادسا، نختار درجة الفولاذ الأكثر عقلانية واقتصادية:

الصلب – 65 جرام(الصلب المنغنيز)، يتمتع بمرونة وصلابة تساوي 42...48 HRC E. وفقًا لـ Requel. المعالجة الحرارية للصلب: درجة حرارة التصلب - 830 درجة مئوية، (وسط الزيت)، التقسية - 480 درجة مئوية. قوة الشد (δ B) - 100 كجم / مم 2، قوة الخضوع (δ t) - 85 كجم / مم 2، الاستطالة النسبية (δ 5) – 7%، التضييق النسبي (ψ) – 25%.

الخصائص – فولاذ نابض عالي الجودة مع محتوى P – S لا يزيد عن 0.025٪. تنقسم إلى فئتين: 1 - طبقة منزوعة الكربون، 2 - مع طبقة منزوعة الكربون الطبيعية

السؤال 5.تم استخدام سبيكة AK4-1 لتصنيع أقراص ضاغط محرك الطائرات. أعط وصفًا ووضح تركيبة وخصائص الخواص الميكانيكية للسبائك وطريقة وطبيعة تصلب السبيكة وطرق الحماية من التآكل.

AK4-1 عبارة عن سبيكة تعتمد على الألومنيوم، وتمت معالجتها إلى منتج عن طريق التشوه، وتقويتها بالمعالجة الحرارية، ومقاومة للحرارة.

تركيب السبائك: ملغ – 1.4…1.8%. النحاس – 1.9…2.5%. الحديد – 0.8…1.3%. ني – 0.8…1.3%. Ti – 0.02…0.1%، شوائب تصل إلى 0.83%. قوة الشد للسبيكة هي 430 ميجا باسكال، قوة الخضوع هي 0.2 - 280 ميجا باسكال.

مخلوطة بالحديد والنيكل والنحاس وعناصر أخرى تشكل مراحل تقوية

السؤال 6.المتطلبات الاقتصادية لاستخدام المواد غير المعدنية في الصناعة. وصف مجموعات وخصائص المواد البلاستيكية المملوءة بالغاز، مع إعطاء أمثلة من كل مجموعة وخصائصها ونطاق تطبيقها في هياكل الطائرات.

في الآونة الأخيرة، يتم استخدام مواد البوليمر غير المعدنية بشكل متزايد كمواد هيكلية. السمة الرئيسية للبوليمرات هي أن لديها عددًا من الخصائص غير المتأصلة في المعادن، ويمكن أن تكون بمثابة إضافة جيدة للمواد الإنشائية المعدنية أو أن تكون بديلاً لها، كما أن مجموعة متنوعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية المتأصلة في أنواع مختلفة من البلاستيك و يتم استخدام سهولة المعالجة في المنتجات على نطاق واسع في جميع فروع الهندسة الميكانيكية وصناعة الأدوات وتصنيع الأجهزة والحياة اليومية. تتميز الكتل البلاستيكية بثقل نوعي منخفض (من 0.05 إلى 2.0 جم / سم 3 ), تتمتع بخصائص عزل عالية، ومقاومة التآكل بشكل جيد، ولها نطاق واسع من معاملات الاحتكاك ومقاومة عالية للتآكل.

إذا كان من الضروري الحصول على منتجات ذات مقاومة مضادة للتآكل، ومقاومة للأحماض، وخالية من الضوضاء أثناء التشغيل مع ضمان خفة البناء في نفس الوقت، فيمكن أن تكون الكتل البلاستيكية بمثابة بدائل للمعادن الحديدية. نظرا للشفافية والخصائص البلاستيكية العالية لبعض أنواع البلاستيك، فإنها تستخدم على نطاق واسع لصناعة زجاج الأمان لصناعة السيارات. في تصنيع المنتجات ذات خصائص العزل الكهربائي العالية، تحل المواد البلاستيكية محل وتهجير الخزف عالي الجهد والميكا والإيبونيت وغيرها من المواد. وأخيرًا، فإن نفاذية البخار والبنزين والغاز، بالإضافة إلى المقاومة العالية للماء والضوء مع المظهر الجيد، تضمن انتشار استخدام البلاستيك في عدد من الصناعات.

يُستخدم البلاستيك في صناعة إدخالات المحامل والفواصل والتروس الصامتة وشفرات المروحة وشفرات الغسالات والخلاطات وأجهزة الراديو وحالات أجهزة الراديو والساعات والمعدات الكهربائية والموزعات وعجلات الطحن والأقمشة المقاومة للماء والزخرفية والسلع الاستهلاكية التصويرية المختلفة.

البلاستيك الرغويوهي عبارة عن مواد بلاستيكية خفيفة الوزن مملوءة بالغاز تعتمد على الراتنجات الاصطناعية. تنقسم المواد البلاستيكية الرغوية إلى مجموعتين: 1- المواد ذات المسام المترابطة – الإسفنج (كثافة أقل من 300 كجم/م3)، 2- المواد ذات المسام المنعزلة – الرغاوي (كثافة أكثر من 300 كجم/م3).

تتنوع خصائص المواد البلاستيكية الرغوية بشكل كبير: بعضها يتمتع بالصلابة، مثل الزجاج، والبعض الآخر يتمتع بالمرونة، مثل المطاط. جميع المواد البلاستيكية الرغوية قابلة للمعالجة الميكانيكية بأدوات النجارة، ويتم ضغطها بسهولة في حالة ساخنة إلى منتجات ذات أشكال معقدة ويتم لصقها معًا. في صناعة الطائرات، يتم استخدام البلاستيك الرغوي كمادة حشو بين الجلدين من أجل زيادة صلابة وقوة الهيكل، وكذلك كمادة عازلة للحرارة والصوت.

الهدف من العمل:دراسة مخططات توازن الطور والتحولات الطورية في سبائك الألمنيوم الثنائية مع عناصر أخرى.

المعدات والأجهزة والأدوات والمواد اللازمة:أفران كاتم، جهاز اختبار الصلابة TK-2M، عينات من دورالومين، حامل "الهياكل الدقيقة للسبائك غير الحديدية"، مجهر دراسة المعادن.

المعلومات النظرية

الألومنيوم هو معدن أساسي يستخدم على نطاق واسع في تصنيع مجموعة متنوعة من سبائك الألومنيوم.

لون الألومنيوم أبيض فضي مع لون باهت غريب. يتبلور الألومنيوم في الشبكة المكانية لمكعب متمركز حول الوجه، ولم يتم الكشف عن أي تحولات متآصلة فيه.

يتمتع الألومنيوم بكثافة منخفضة (2.7 جم/سم3)، وموصلية كهربائية عالية (حوالي 60% من الموصلية الكهربائية للنحاس النقي) وموصلية حرارية كبيرة.

نتيجة لأكسدة الألومنيوم بواسطة الأكسجين الجوي، يتم تشكيل طبقة أكسيد واقية على سطحه. يفسر وجود هذا الفيلم المقاومة العالية للتآكل للألمنيوم والعديد من سبائك الألومنيوم.

الألومنيوم مقاوم تمامًا في ظل الظروف الجوية العادية وضد عمل حمض النيتريك المركز (90-98٪)، ولكن يتم تدميره بسهولة عن طريق عمل معظم الأحماض المعدنية الأخرى (الكبريتية والهيدروكلوريك)، وكذلك القلويات. إنها تتمتع بمرونة عالية في كل من الحالات الباردة والساخنة، وهي ملحومة جيدًا بالغاز واللحام بالمقاومة، ولكن تتم معالجتها بشكل سيئ عن طريق القطع ولها خصائص صب منخفضة.

الخصائص الميكانيكية التالية مميزة للألمنيوم المدرفل والمصلب:  الخامس= 80-100 ميجا باسكال،  = 35-40%، NV = 250...300 ميجا باسكال.

عند العمل على البارد، تزداد قوة الألومنيوم وتقل الليونة. وبناء على ذلك، وفقا لدرجة التشوه، يتم التمييز بين الألومنيوم الملدن (AD-M)، والألمنيوم شبه البارد (AD-P) والألمنيوم المشغول على البارد (AD-N). تتم عملية التلدين للألمنيوم لإزالة التصلب عند درجة حرارة 350…410 درجة مئوية.

الألومنيوم النقي لديه مجموعة متنوعة من الاستخدامات. يتم تصنيع المنتجات شبه المصنعة من الألومنيوم التقني AD1 وAD، الذي يحتوي على 99.3 و98.8% على الأقل من الألومنيوم على التوالي - صفائح وأنابيب وملامح وأسلاك للمسامير.

في الهندسة الكهربائية، يعمل الألومنيوم على استبدال النحاس الأثقل والأثقل في صناعة الأسلاك والكابلات والمكثفات والمقومات وما إلى ذلك.

وأهم العناصر التي تدخل في سبائك الألومنيوم هي النحاس والسيليكون والمغنيسيوم والزنك.

يشكل الألومنيوم والنحاس محاليل صلبة ذات تركيز متغير. عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، تكون قابلية ذوبان النحاس في الألومنيوم 0.3%، وعند درجة حرارة سهلة الانصهار تبلغ 548 درجة مئوية ترتفع إلى 5.6%. يشكل الألومنيوم والنحاس بنسبة 46:54 مركبًا كيميائيًا مستقرًا CuAl 2.

دعونا نفكر في حالة سبائك الألومنيوم والنحاس اعتمادًا على تركيبها ودرجة حرارتها (الشكل 1). خط CDE في الرسم التخطيطي هو خط Liquidus، وخط CNDF هو خط Solidus. يُطلق على القسم الأفقي من خط NDF Solidus أيضًا اسم الخط سهل الانصهار.

يُظهر خط MN قابلية ذوبان النحاس المتغير في درجة الحرارة في الألومنيوم. وبالتالي، فإن خط MN هو الحد الفاصل بين المحاليل الصلبة غير المشبعة والمحاليل المشبعة. لذلك، غالبًا ما يُسمى هذا الخط أيضًا بخط الذوبان المحدد.

في المنطقة I، ستكون أي سبيكة عبارة عن محلول سائل متجانس من الألومنيوم والنحاس، أي AlCu.

ر
يكون. 1. مخطط حالة نظام Al – CuAl 2

في المنطقتين II وIII، ستكون السبائك جزئيًا في حالة سائلة وجزئيًا في حالة صلبة.

في المنطقة II، سيكون الطور الصلب عبارة عن محلول صلب من النحاس في الألومنيوم، وسيكون الطور السائل عبارة عن محلول سائل من الألومنيوم والنحاس، أي. آل (النحاس) + (آل Cu)، إذا اتفقنا على تعيين محلول صلب محدود ذوبان النحاس في الألومنيوم باسم Al(Cu).

في المنطقة III، سيكون الطور السائل أيضًا عبارة عن محلول سائل من الألومنيوم والنحاس، وسيكون الطور الصلب هو المركب المعدني CuAl 2، أي.
+ (آل النحاس). يُظهر الفهرس "I" (الابتدائي) أن CuAl 2 قد تشكل أثناء التبلور من الحالة السائلة.

في مناطق أخرى، سيكون للسبائك المتصلدة بالكامل الهيكل التالي:

يوجد في المنطقة الرابعة محلول صلب متجانس من النحاس في الألومنيوم، أي Al(Cu)؛

في المنطقة الخامسة – محلول النحاس الصلب في الألومنيوم والثانوي
;

في المنطقة السادسة - محلول النحاس الصلب في الألومنيوم، والثانوي CuAl 2 وسهل الانصهار، أي Al(Cu) +
+Al(Cu) + CuAl 2 ;

في المنطقة السابعة - CuAl 2 الأساسي وسهل الانصهار، أي.
+Al(Cu) + CuAl 2 .

سهل الانصهار لهذه السبائك عبارة عن خليط ميكانيكي خاص من بلورات صغيرة متناوبة من محلول صلب من النحاس في الألومنيوم والمركب المعدني CuAl 2، أي. Al(Cu) + CuAl2 .

يمكن تقسيم جميع سبائك نظام Al – CuAl 2 إلى أربع مجموعات حسب التركيب والتركيز:

المجموعة 1 تحتوي على النحاس من 0 إلى 0.3%؛

المجموعة 2 تحتوي على النحاس من 0.3 إلى 5.6%؛

المجموعة 3 تحتوي على النحاس من 5.6 إلى 33.8%؛

المجموعة الرابعة تحتوي على النحاس بنسبة من 33.8 إلى 54%.

دعونا ننظر في هيكل سبائك نظام Al – CuAl 2.

في التين. 2, أيوضح تركيب سبيكة المجموعة الأولى المكونة من حبيبات المحلول الصلب من النحاس الموجود في الألومنيوم. يظهر هيكل سبيكة المجموعة الثانية في الشكل. 2, ب: تظهر حبيبات محلول النحاس الصلب في الألومنيوم وبلورات CuAl 2 الثانوية،

يظهر الشكل 1 هيكل سبيكة منخفضة الانصهار (محلول صلب من النحاس في الألومنيوم وبلورات CuAl 2 الثانوية وسهلة الانصهار). 2, الخامس. هيكل سبيكة سهل الانصهار - سهل الانصهار، يتكون من بلورات صغيرة من محلول صلب من النحاس في الألومنيوم وCuAl 2 يظهر في الشكل. 2, ز. في التين. 2, ديظهر هيكل سبيكة شديدة الانصهار، تتكون من بلورات أولية من CuAl 2 وسهلة الانصهار.

في السبائك التي تحتوي على سهل الانصهار، يمكن تحديد محتوى النحاس من خلال بنيتها. ومع ذلك، في هذه الحالة، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار كمية النحاس الموجودة في سهل الانصهار وفي المحلول الصلب. على سبيل المثال، في سبيكة منخفضة الانصهار تحتوي على 30% محلول سهل الانصهار و70% محلول صلب، فإن كمية النحاس في السبيكة سهلة الانصهار

وفي محلول جامد

وبالتالي، تحتوي السبيكة قيد الدراسة على k x + k y = 14.06% من النحاس، وهو ما يتوافق مع النقطة A، التي تقع على محور الإحداثي السيني لمخطط الحالة لنظام Al – CuAl 2 (الشكل 1).

عند تحديد تركيبة السبائك شديدة الانصهار، يتم حساب كمية النحاس الموجودة في سهل الانصهار وفي المركب الكيميائي
. سوف يتوافق مجموع هذه الكميات مع محتوى النحاس الموجود في السبائك شديدة الالتصاق. المركب الكيميائي CuAl 2 صلب للغاية وهش.

تستخدم دورالومينات في تصنيع الأجزاء والعناصر الهيكلية ذات القوة المتوسطة والعالية (  الخامس= 420...520 ميجا باسكال)، مما يتطلب المتانة تحت الأحمال المتغيرة في هياكل البناء.

يتم استخدام دورالومين في صناعة الجلود والإطارات والمراسلين وأجزاء الطائرات والإطارات الحاملة وأجسام الشاحنات وما إلى ذلك.

سبائك Al و Si تسمى silumins. تتميز بخصائص صب جيدة وتحتوي على 4...13% Si. من مخطط الطور لهذه السبائك (الشكل 3) يترتب على ذلك أن السيلومينات عبارة عن سبائك سهلة الانصهار أو سهلة الانصهار تحتوي على كميات كبيرة من سهل الانصهار في الهيكل.

ومع ذلك، عند صبها في الظروف العادية، تكتسب هذه السبائك بنية غير مرضية، نظرًا لأن سهل الانصهار يتبين أنه صفائحي خشن، مع شوائب كبيرة من السيليكون الهش، مما يعطي السبائك خواص ميكانيكية منخفضة.

في التين. 4, أيتم تقديم هيكل سيلومين درجة AL2 الذي يحتوي على 11...13% Si. وفقا لمخطط الحالة، فإن سبائك الألومنيوم والسيليكون من هذه التركيبة لها هيكل سهل الانصهار. سهل الانصهار يتكون من  - محلول صلب من السيليكون في الألومنيوم (خلفية فاتحة) وبلورات سيليكون كبيرة وهشة على شكل إبرة. تؤدي الإطلاقات الحادة لجزيئات السيليكون إلى حدوث قطع حاد داخلي في الألومنيوم المرن وتؤدي إلى فشل مبكر تحت التحميل.

أرز. 3. مخطط حالة نظام السي

أرز. 4. السيلومين: أ– قبل التعديل، الإبرة الخشنة سهلة الانصهار (Al-Si) وترسيب السيليكون الأولي؛ ب– بعد التعديل، سهل الانصهار غرامة

(السي) وتشعبات محلول صلب من السيليكون وعناصر أخرى في الألومنيوم

يؤدي إدخال المُعدِّل إلى تغيير طبيعة التبلور. تتغير خطوط مخطط الطور بحيث تصبح السبيكة التي تحتوي على 11...13% من السيليكون ناقصة التأثير.

تظهر حبيبات خفيفة زائدة في الهيكل  -الحل الصلب (الشكل 4، ب).

يغير المعدل شكل جزيئات السيليكون: بدلا من الإبرة، تسقط جزيئات صغيرة متساوية، والتي لا تخلق تركيزات إجهاد خطيرة أثناء التحميل.

ونتيجة للتعديل، تزداد قوة الشد لهذه السبائك من 130 إلى 160 ميجاباسكال، والاستطالة النسبية من 2 إلى 4%.

تحتوي السبائك المعالجة بالضغط على أقل من 1% من السيليكون. في سبائك الألومنيوم التي تحتوي على المغنيسيوم، يرتبط السيليكون معه في مركب معدني مستقر Mg 2 Si؛ مع الألومنيوم فإنه يشكل مخطط طور سهل الانصهار مع محاليل صلبة محدودة (الشكل 5).

يتميز مركب Mg 2 Si بالصلابة العالية، وقابلية ذوبانه المتغيرة في الألومنيوم تسمح له بتحقيق صلابة كبيرة أثناء المعالجة الحرارية.

في الهندسة الكهربائية، يتم استخدام سبائك الألومنيوم مثل الدري، المخلوطة مع المغنيسيوم والسيليكون. عندما تتقادم السبائك المتصلبة، يسقط Mg 2 Si من المحلول الصلب ويقويه. نتيجة لهذا العلاج، من الممكن الحصول على قوة شد تصل إلى 350 ميجا باسكال مع استطالة نسبية تتراوح بين 10-15%. ومن الجدير بالذكر أن الموصلية الكهربائية لمثل هذه السبائك تبلغ 85٪ من الموصلية الكهربائية للألمنيوم الموصل. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن Mg 2 Si تتم إزالته بالكامل تقريبًا من المحلول الصلب أثناء التعتيق وتتكون السبيكة من الألومنيوم النقي ومرحلة تقوية (Mg 2 Si).

ر
يكون. 6. مخطط حالة نظام Al-Mg

يشكل المغنيسيوم محاليل صلبة مع الألومنيوم، كذلك  -المرحلة على أساس مركب Mg 2 Al 3. لا تحتوي معظم سبائك الألومنيوم على أكثر من 3% مغنيسيوم، ولكن في بعض سبائك الصب مثل المغنيسيوم يصل محتواها إلى 12%.

كما يظهر في الشكل. 6، يتشكل سهل الانصهار في سبائك الألومنيوم مع المغنيسيوم. تختلف ذوبان المغنيسيوم في الألومنيوم بشكل كبير مع درجة الحرارة.

مثال على ذلك هو سبيكة AL8. في حالة الصب، يكون له هيكل يتكون من حبيبات محلول صلب من المغنيسيوم في الألومنيوم ومشتملات من المركب الهش Al 3 Mg 2.

بعد الصب، يتم إجراء التجانس عند درجة حرارة 430 درجة مئوية لمدة 15...20 ساعة، يليها التبريد في الزيت.

أثناء عملية التجانس، تمر محتويات Al 3 Mg 2 بالكامل إلى المحلول الصلب. تكتسب السبيكة المتصلبة قوة كافية (  الخامس= 300 ميجا باسكال) وليونة أكبر. وفي الوقت نفسه، تكتسب السبيكة مقاومة عالية للتآكل. يعد تقادم سبائك AL8 ضارًا: حيث تنخفض الليونة بشكل حاد وتتدهور مقاومة التآكل.

يتم إدخال الزنك في بعض سبائك الألومنيوم عالية القوة بكميات تصل إلى 9٪. في السبائك الثنائية مع الألومنيوم عند درجات حرارة أعلى من 250 درجة مئوية، يكون الزنك (ضمن هذه الحدود) في محلول صلب (الشكل 7).

أرز. 7. مخطط حالة نظام الزنك

جميع السبائك عالية القوة لها تركيبة كيميائية معقدة. وهكذا، فإن السبيكة B95 تحتوي على 6% زنك، 2.3% ملغ، 1.7% نحاس، 0.4% منغنيز و0.15% كروم. يشكل الزنك والمغنيسيوم والنحاس محاليل صلبة ومركبات معدنية مع الألومنيوم MgZn 2، Al 2 CuMg - S-phase، Mg 4 Zn 3 Al 3 - T-phase. عند تسخينها، تذوب هذه المركبات المعدنية إلى الألومنيوم.

على سبيل المثال، عند درجة حرارة 475 درجة مئوية، تزداد قابلية ذوبان MgZn 2 في الألومنيوم إلى 18٪ (الشكل 8).

بعد التصلب والشيخوخة الاصطناعية، أصبحت سبيكة B95  الخامس= 600 ميجا باسكال،  = 12%. يعزز المنغنيز والكروم تأثير الشيخوخة ويزيدان من مقاومة التآكل للسبائك.

(وزن)

أرز. 8. مخطط حالة نظام المجزن 2

لوائح السلامة

1. مراعاة جميع الاحتياطات وقواعد السلامة عند تحضير المقاطع الدقيقة.

2. عند طحن جزء مجهري، يجب عليك تبريد العينة في كثير من الأحيان لمنع حروق أصابعك.

3. عند حفر المقاطع الرقيقة، استخدم قفازات مطاطية.

4. عند دراسة هيكل السبيكة بالمجهر، يجب عليك التأكد من تأريضها بشكل موثوق.

5. يجب عليك استخدام الأدوات والمعدات الصالحة للخدمة فقط.

أمر العمل

1. دراسة مخطط حالة سبائك الألومنيوم.

2. إعطاء خصائص سبيكة معينة (الهيكل، تحولات الطور، التركيب، الخصائص، نطاق التطبيق).

3. رسم هيكل السبيكة قيد الدراسة.

رسومات للبنى المجهرية للسبائك المدروسة تشير إلى المراحل والمكونات الهيكلية.

نسخ مخطط توازن الطور المحدد من قبل المعلم.

بالنسبة للسبائك ذات التركيبة المحددة، وصف لجميع تحولات الطور أثناء التسخين أو التبريد وتحديد التركيب الكيميائي للمراحل.

أسئلة التحكم

لماذا تكون مقاومة التآكل للعديد من سبائك الألومنيوم أقل من مقاومة الألومنيوم النقي؟

هل من الممكن تحديد نوع السبيكة من خلال البنية المجهرية للسبيكة - مصبوبة أم مشغولة؟

ما هو هيكل سبائك الألومنيوم المطاوع التي لا يمكن تقويتها بالمعالجة الحرارية؟

كيف يتم تقوية سبائك الألومنيوم أحادية الطور؟

ما هي المعالجة الحرارية المقوية لسبائك الألومنيوم ثنائية الطور؟

ما هو الغرض من تصلب دورالومين؟

ما هي الخواص الميكانيكية الرئيسية للدورالومين؟

ما هي السبائك التي تسمى السيلومينات؟

ما هي القوة المحددة لسبائك الألومنيوم؟

عناصر صناعة السبائك الرئيسية في سبائك الألومنيوم.

الهدف من العمل:دراسة مخططات توازن الطور والتحولات الطورية في سبائك الألمنيوم الثنائية مع عناصر أخرى.

معلومات نظرية مختصرة

الألومنيوم هو معدن أساسي يستخدم على نطاق واسع في تصنيع مجموعة متنوعة من سبائك الألومنيوم.

الخصائص الميكانيكية التالية مميزة للألمنيوم المدرفل والمصلب:  الخامس= 80-100 ميجا باسكال،  = 35-40 %, نيفادا= 250...300 ميجا باسكال.

عند العمل على البارد، تزداد قوة الألومنيوم وتقل الليونة. وفقًا لدرجة التشوه، يتم التمييز بين الألومنيوم الملدن (AD-M)، والألمنيوم شبه البارد (AD-P) والألمنيوم المشغول على البارد (AD-N). تتم عملية التلدين للألمنيوم لإزالة التصلب عند درجة حرارة 350…410 درجة مئوية.

وأهم العناصر التي تدخل في سبائك الألومنيوم هي النحاس والسيليكون والمغنيسيوم والزنك.

في المنطقة I، ستكون أي سبيكة عبارة عن محلول سائل متجانس من الألومنيوم والنحاس، أي AlCu.

أرز. 1. مخطط حالة نظام Al – CuAl 2

في المنطقتين II وIII، ستكون السبائك جزئيًا في حالة سائلة وجزئيًا في حالة صلبة.

في مناطق أخرى، سيكون للسبائك المتصلدة بالكامل الهيكل التالي:

يوجد في المنطقة الرابعة محلول صلب متجانس من النحاس في الألومنيوم، أي Al(Cu)؛

في المنطقة الخامسة – محلول النحاس الصلب في الألومنيوم والثانوي
;

في المنطقة السادسة - محلول النحاس الصلب في الألومنيوم، والثانوي CuAl 2 وسهل الانصهار، أي Al(Cu) +
+Al(Cu) + CuAl 2 ;

في المنطقة السابعة - CuAl 2 الأساسي وسهل الانصهار، أي.
+Al(Cu) + CuAl 2 .

يمكن تقسيم جميع سبائك نظام Al – CuAl 2 إلى أربع مجموعات حسب التركيب والتركيز:

المجموعة 1 تحتوي على النحاس من 0 إلى 0.3%؛

المجموعة 2 تحتوي على النحاس من 0.3 إلى 5.6%؛

المجموعة 3 تحتوي على النحاس من 5.6 إلى 33.8%؛

المجموعة الرابعة تحتوي على النحاس بنسبة من 33.8 إلى 54%.

دعونا ننظر في هيكل سبائك نظام Al – CuAl 2. في التين. 2, أيوضح تركيب سبيكة المجموعة الأولى المكونة من حبيبات المحلول الصلب من النحاس الموجود في الألومنيوم. يظهر هيكل سبيكة المجموعة الثانية في الشكل. 2, ب: تظهر حبيبات محلول النحاس الصلب في الألومنيوم وبلورات CuAl 2 الثانوية،

وفي محلول جامد

وبالتالي فإن السبيكة قيد الدراسة تحتوي على

ك س + ك ص = 14.06٪ نحاس،

والذي يتوافق مع النقطة A، التي تقع على محور الإحداثي السيني لمخطط الحالة لنظام Al – CuAl 2 (الشكل 1).

في التكنولوجيا، يتم استخدام سبائك الألومنيوم التي تحتوي على 2.5٪ من النحاس، والتي تسمى دورالومين. تتم معالجتها جيدًا بالضغط ولها خصائص ميكانيكية عالية بعد المعالجة الحرارية والتصلب البارد. تستخدم دورالومينات في تصنيع الأجزاء والعناصر الهيكلية ذات القوة المتوسطة والعالية (  الخامس= 420...520 ميجا باسكال)، مما يتطلب المتانة تحت الأحمال المتغيرة في هياكل البناء. يتم استخدام دورالومين في صناعة الجلود والإطارات والمراسلين وأجزاء الطائرات والإطارات الحاملة وأجسام الشاحنات وما إلى ذلك.

أرز. 3. مخطط حالة نظام السي

(السي) وتشعبات محلول صلب من السيليكون وعناصر أخرى في الألومنيوم

يؤدي إدخال المُعدِّل إلى تغيير طبيعة التبلور. تتغير خطوط مخطط الطور بحيث تصبح السبيكة التي تحتوي على 11...13% من السيليكون ناقصة التفاعل. تظهر حبيبات خفيفة زائدة في الهيكل  -الحل الصلب (الشكل 4، ب). يغير المعدل شكل جزيئات السيليكون: بدلا من الإبرة، تسقط جزيئات صغيرة متساوية، والتي لا تخلق تركيزات إجهاد خطيرة أثناء التحميل.

ونتيجة للتعديل، تزداد قوة الشد لهذه السبائك من 130 إلى 160 ميجاباسكال، والاستطالة النسبية من 2 إلى 4%.

تحتوي السبائك المعالجة بالضغط على أقل من 1% من السيليكون. في سبائك الألومنيوم التي تحتوي على المغنيسيوم، يرتبط السيليكون معه في مركب معدني مستقر Mg 2 Si؛ إنه يشكل مع الألومنيوم مخطط طور سهل الانصهار مع محاليل صلبة محدودة ( أرز. 5).

ر
يكون. 6. مخطط حالة نظام Al-Mg

كما يظهر في الشكل. 6، يتشكل سهل الانصهار في سبائك الألومنيوم مع المغنيسيوم. تختلف ذوبان المغنيسيوم في الألومنيوم بشكل كبير مع درجة الحرارة. مثال على ذلك هو سبيكة AL8. في حالة الصب، يكون له هيكل يتكون من حبيبات محلول صلب من المغنيسيوم في الألومنيوم ومشتملات من المركب الهش Al 3 Mg 2. بعد الصب، يتم إجراء التجانس عند درجة حرارة 430 درجة مئوية لمدة 15...20 ساعة، يليها التبريد في الزيت.

أرز. 7. مخطط حالة نظام الزنك

على سبيل المثال، عند درجة حرارة 475 درجة مئوية، تزداد قابلية ذوبان MgZn 2 في الألومنيوم إلى 18٪ (الشكل 8).

(وزن)

أرز. 8. مخطط حالة نظام المجزن 2

لوائح السلامة

أمر العمل

رسومات للبنى المجهرية للسبائك المدروسة تشير إلى المراحل والمكونات الهيكلية.

نسخ مخطط توازن الطور المحدد من قبل المعلم.

أسئلة التحكم

لماذا تكون مقاومة التآكل للعديد من سبائك الألومنيوم أقل من مقاومة الألومنيوم النقي؟

هل من الممكن تحديد نوع السبيكة من خلال البنية المجهرية للسبيكة - مصبوبة أم مشغولة؟

ما هو هيكل سبائك الألومنيوم المطاوع التي لا يمكن تقويتها بالمعالجة الحرارية؟

كيف يتم تقوية سبائك الألومنيوم أحادية الطور؟

ما هي المعالجة الحرارية المقوية لسبائك الألومنيوم ثنائية الطور؟

ما هو الغرض من تصلب دورالومين؟

ما هي الخواص الميكانيكية الرئيسية للدورالومين؟

ما هي السبائك التي تسمى السيلومينات؟

ما هي القوة المحددة لسبائك الألومنيوم؟

عناصر صناعة السبائك الرئيسية في سبائك الألومنيوم.

تشتمل سبائك نظام Al-Mg على مجموعة كبيرة من السبائك المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة: AMg0.5؛ ; ; ; ; ; . يتم تصنيع جميع أنواع المنتجات شبه المصنعة منها تقريبًا: الصفائح والألواح والمطروقات والأختام والمنتجات المضغوطة (قضبان وملامح وألواح وأنابيب) والأسلاك. جميع سبائك المجموعة قيد النظر ملحومة جيدًا بجميع أنواع اللحام.

تتمتع المنتجات شبه المصنعة من هذه السبائك بمستوى عالٍ نسبيًا من خصائص القوة مقارنةً بالسبائك الأخرى غير المتصلبة حرارياً. وبالتالي، فإن الحد الأدنى لقيم مقاومة الخضوع لمواد الصفائح (سمك ~ 2 مم) في الحالة الصلبة لسلسلة السبائك المشار إليها هي على التوالي 30، 40، 80، 100، 120،150 و 160 ميجا باسكال. قوة الشد عادة ما تكون ضعف قوة الخضوع، مما يشير إلى ليونة عالية نسبيا لهذه السبائك. ومع ذلك، فإنها تتصلب بسرعة كبيرة، مما يؤثر سلبًا على ليونتها التكنولوجية. هذا الأخير يتناقص بشكل ملحوظ مع زيادة تركيز المغنيسيوم. لذلك، يمكن تصنيف السبائك التي تحتوي على نسبة مغنيسيوم تزيد عن 4.5% على أنها سبائك "شبه صلبة" وحتى "صلبة".

يكون الدور السلبي لزيادة محتوى المغنيسيوم أكثر وضوحًا في تصنيع المنتجات المضغوطة. يتم ضغط السبائك التي تحتوي على نسبة عالية من المغنيسيوم بسرعات منخفضة (أقل بعشرات المرات من، على سبيل المثال، بعض سبائك نظام Al-Zn-Mg أو Al-Mg-Si)، مما يقلل بشكل كبير من إنتاجية محلات الضغط. يعد إنتاج المنتجات شبه المصنعة المدرفلة من سبائك AMg6 عملية كثيفة العمالة. لذلك، في الآونة الأخيرة، بدأ استبدال المغنيسيوم عالي السبائك بسبائك أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية، على سبيل المثال، السبائك القائمة على نظام Al-Zn-Mg (1935، 1915، 1911)، والتي تتجاوز بشكل كبير سبائك AMg6 في خصائص القوة (خاصة في قوة الخضوع) وليست أدنى منها في العديد من خصائص التآكل.

سوف يجد المغنيسيوم ذو السبائك المنخفضة التي تحتوي على محتوى مغنيسيوم يصل إلى 3٪ استخدامًا أوسع نظرًا لمقاومته العالية للتآكل وليونته. وفقا لمخطط الطور لسبائك Al-Mg، عند درجة حرارة الانصهار 17.4% Mg يذوب في الألومنيوم. مع انخفاض درجة الحرارة، تنخفض هذه القابلية للذوبان بشكل حاد وفي درجات حرارة الغرفة تبلغ حوالي 1.4٪.

وبالتالي، فإن السبائك التي تحتوي على نسبة عالية من المغنيسيوم في الظروف العادية يكون لها تشبع مفرط لهذا العنصر (اعتمادًا على درجة السبيكة)، وبالتالي، يجب أن تظهر تأثير الشيخوخة. ومع ذلك، فإن التغييرات الهيكلية التي تحدث في هذه السبائك أثناء تحلل المحلول الصلب ليس لها أي تأثير تقريبًا على مستوى خصائص القوة وفي نفس الوقت تغير بشكل حاد مقاومة التآكل للمنتجات شبه المصنعة. يكمن سبب هذا السلوك الشاذ في طبيعة تحلل المحلول الصلب وتكوين الطور للرواسب. نظرًا لأن الحد الأعلى لدرجة الحرارة لسبائك Al-Mg لتشكيل مناطق GP (أو درجة حرارة الذوبان الحرجة لمناطق GP - t K) أقل بكثير من درجة حرارة الغرفة، فإن تحلل المحلول الصلب يحدث وفقًا لآلية غير متجانسة مع تشكيل مراحل الانتقال (B') والتوازن (B-Mg 2 Al3). تتشكل هذه الرواسب بشكل غير متجانس في السطوح البينية (الحبيبات، الجزيئات بين الفلزية، إلخ)، وكذلك الخلوع، وبالتالي فإن مساهمتها في عملية التصلب تكون صغيرة ويتم تعويضها تمامًا بدرجة التليين الناتجة عن انخفاض تركيز المغنيسيوم في الحل الصلب. لهذا السبب، من الناحية العملية، لا يتم ملاحظة تأثير تقوية سبائك هذه المجموعة أثناء تحلل المحلول الصلب أثناء الشيخوخة الطبيعية أو الاصطناعية أو في ظل ظروف التلدين المختلفة.

المرحلة B في محلول مائي محايد من الكلوريدات (3% كلوريد الصوديوم) لديها قدرة تآكل سلبية تساوي - 0.930 فولت. في نفس المحلول، ولكن عند قيم pH أقل، أي في بيئة حمضية، يكون فرق الجهد بين الطور والطور المحلول الصلب، على الرغم من انخفاضه، لكنه يظل كبيرًا جدًا: (-0.864 فولت) - - (-0.526 فولت) = 0.338 فولت. وعلى العكس من ذلك، في بيئة قلوية (3% كلوريد الصوديوم + 1% هيدروكسيد الصوديوم) الألومنيوم وسبائك الألومنيوم التي تحتوي على 1 -9٪ ملغ تصبح أكثر سلبية من المرحلة B، والفرق المحتمل للقيم القصوى للمنطقة المشار إليها لتركيز المغنيسيوم هو، على التوالي، +0.24 و +0.18 V. السمات المدروسة للتغيرات في الكهروكيميائية خصائص المكونات الهيكلية الفردية لسبائك A1-Mg اعتمادًا على البيئة الخارجية هي بشكل أساسي وتحدد مقاومة هذه السبائك MKK وRSK وKR.

ويترتب على ما سبق أن السبائك التي تحتوي على نسبة مغنيسيوم تزيد عن 1.4% يمكن أن تكون حساسة لواحد أو اثنين أو جميع أنواع التآكل المذكورة سابقًا. ومع ذلك، تظهر الخبرة الواسعة في هياكل التشغيل والعديد من التجارب أن السبائك التي تحتوي على تركيز مغنيسيوم لا يتجاوز 3.5% (AMrl، AMg2 وجزئيًا AMg3) لا تظهر حساسية لـ RS وRSC (الشكل 56).

تظهر الدراسات المجهرية الإلكترونية أن هذا يرجع إلى التوزيع المنفصل لجزيئات الطور B على طول حدود الحبوب بسبب انخفاض التشبع الفائق للمحلول الصلب. ولذلك، فإن عملية التآكل في البيئات المحايدة والحمضية محدودة فقط بالذوبان الكهروكيميائي لتلك الجزيئات التي تصل إلى سطح السبيكة في اتصال مباشر مع المنحل بالكهرباء.

هذه السبائك مقاومة للتآكل حتى في حالة العمل البارد، أي على الرغم من أن العمل البارد يسرع تحلل المحلول الصلب، إلا أنه لا يغير طبيعة توزيع الرواسب عند حدود الحبوب. في الوقت نفسه، نظرًا للتأثير المفيد للتباين الهيكلي في هذه الحالة، تزداد مقاومة التآكل بشكل كبير. يمكن أن تكون السبائك التي تحتوي على محتوى مغنيسيوم أكثر من 3.5% (AMg3، AMg4) وخاصة أكثر من 5% (AMg5، AMg6) في حالة هيكلية معينة وتحت ظروف بيئية معينة حساسة لـ MCC وRSC، وكذلك لـ CR.

بالنسبة لسبائك نظام Al-Mg، تلعب العوامل الكهروكيميائية في تكسير التآكل دورًا أكبر بكثير من سبائك الأنظمة الأخرى. لذلك، يُنصح أيضًا بمنع تكوين طبقة B-phase على طول حدود الحبوب لزيادة مقاومة رامان. في ظروف الإنتاج، هذه الطريقة على وجه التحديد لزيادة مقاومة رامان للمغناليوم المخدر المتوسط هي التي وجدت استخدامًا واسع النطاق.

بالنسبة للسبائك منخفضة السبائك التي تحتوي على محتوى مغنيسيوم يزيد عن 1.4%، فإن استخدام طرق المعالجة الحرارية والميكانيكية الحرارية التي تعزز التوزيع الموحد للمرحلة B يلعب دورًا أقل من السبائك المتوسطة والعالية. ومع ذلك، في الحالة شبه الصلبة التي تم الحصول عليها باستخدام تأثير LTMT، بالإضافة إلى ظهور التباين الهيكلي، الذي يمنع انتشار التآكل بشكل أعمق، يبدو أيضًا أن التوزيع الأكثر اتساقًا للمرحلة B له تأثير إيجابي. على سبيل المثال، يتم تقليل عمق التآكل على صفائح سبائك AMg2 المعرضة لـ TMT بشكل كبير مقارنة بعمق التآكل على الصفائح التقليدية المعالجة على البارد.

يمكن أيضًا أن ترتبط الزيادة في عمق الآفات المحلية في سبيكة AMg2 في الحالة الصلبة في ظل ظروف الجو البحري جزئيًا بعدم تجانس رواسب المرحلة B. وبالتالي، بالنسبة لسبيكة AMg2، فمن المستحسن استخدام تقنية تسمح للمرء بالحصول على توزيع موحد للطور الزائد. ومع ذلك، حتى عند استخدام التكنولوجيا التقليدية، فإن المحتوى المنخفض لعناصر صناعة السبائك هو عامل حاسم في تحديد مقاومة التآكل لهذه السبائك. وهذا ما تؤكده المقاومة العالية للتآكل لسبائك AMg2 في بيئات مختلفة.

والمثال النموذجي هو سلوك ماجناليا في مياه البحر. وبعد 10 سنوات من الاختبار، تتمتع سبيكة نوع AMg2 بمقاومة للتآكل قريبة جدًا من تلك الموجودة في الغلاف الجوي البحري (الجدول 30).

تتمتع السبائك من النوع AMg4 بعمق أكبر بكثير من تأليب التآكل في مياه البحر مقارنة بالسبائك من النوع AMg2. بالنسبة للسبائك من نوع AMg5، يزداد الحد الأقصى لعمق التنقر بشكل أكثر حدة.

وبالتالي، في مياه البحر هناك علاقة واضحة بين الحساسية للتآكل الهيكلي (أي التكسير الناتج عن التآكل والتآكل الناتج عن التقشر) والتنقر الطبيعي. مع زيادة درجة صناعة السبائك، يزداد التشبع الفائق للمحلول الصلب، وبالتالي تزيد الحساسية للتآكل الهيكلي المرتبط بالميل إلى الترسيب الانتقائي للمرحلة B. في هذا الصدد، بالنسبة لسبائك AMg4 وAMg5 وخاصة AMg6، يزداد دور العوامل التكنولوجية التي تحدد التوزيع الموحد للمرحلة B في السبائك.

إحدى الطرق الفعالة لزيادة مقاومة التآكل للمغناليوم ذو السبائك المتوسطة هي TMT. وفقًا لهذا، لا يمكن تحقيق أقصى مقاومة لـ RSC وCR إلا عندما يتم تشكيل هيكل متعدد الأضلاع في المنتجات شبه النهائية مع التوزيع الموحد للمرحلة الثانية. يمكن تحقيق نتائج إيجابية أيضًا باستخدام أوضاع التلدين عند درجة حرارة أقل من خط ذوبان المغنيسيوم في الألومنيوم في المرحلة النهائية من المعالجة. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن المنتجات شبه المصنعة بدرجات مختلفة من إعادة البلورة تتصرف بشكل مختلف. في الوقت الحالي، تُصنع الهياكل من منتجات نصف نهائية ملدنة بهيكل جزئي (منتجات نصف نهائية مضغوطة ومدرفلة على الساخن) ومعاد بلورتها بالكامل (ألواح وأنابيب مدرفلة على البارد). نظرًا لأن الارتباطات بين المعلمات التكنولوجية وخصائص التآكل تتغير اعتمادًا على طبيعة الهيكل، فإننا سننظر في تأثير التلدين بشكل منفصل للمنتجات شبه المصنعة المشوهة على البارد والساخن.

تصنيف سبائك الألومنيوم. تحليل النتائج التي تم الحصول عليها مخطط الدولة الألومنيوم المغنيسيوم

مدخلات حديثة