Summary
כאן אנו מציגים פרוטוקול להשיג ספר Mn-Cu מבוססי סגסוגת עם הופעות מקיף מעולה איכותי בטכנולוגית ושיטות טיפול בחום סביר.
Abstract
מנגן (Mn) - נחושת (Cu) - מבוסס סגסוגות יש כבר מצאו להם דעיכת קיבולת והוא יכול לשמש כדי להפחית תנודות מזיקים רעש ביעילות. M2052 (Mn-20Cu-5Ni-2Fe, ב- %) הוא ענף חשוב Mn-Cu מבוססי סגסוגות, אשר ברשותה מעולה למגנזיום יכולת והן processability. במהלך העשורים האחרונים, היו המון מחקרים בוצעו על ביצועים אופטימיזציה של M2052, שיפור למגנזיום יכולת, תכונות מכניות, עמידות בקורוזיה, ואת שירות טמפרטורה, וכו ' השיטות הגדולות של ביצועים אופטימיזציה הם alloying, טיפול בחום, רעלני דרכים שונות של פלסטיק וכדומה, בין אילו alloying, וכן אימוץ טיפול בחום סבירה, היא השיטה היעילה והפשוטה כדי להשיג מושלמת ומקיפה ביצועים. כדי לקבל סגסוגת M2052 עם ביצועים מעולים עבור לכייר הליהוק, אנו מציעים להוסיף Zn ואל המטריקס סגסוגת MnCuNiFe ולעשות שימוש מגוון שיטות טיפול בחום השוואה מיקרו, למגנזיום יכולת, וכן שירות טמפרטורה. לכן, סוג חדש של שחקנים בגילאי סגסוגת Mn-22.68Cu-1.89Ni-1.99Fe-1.70Zn-6.16Al (at.%) עם קיבולת השיכוך מעולה וטמפרטורה גבוהה שירות מתקבל על ידי שיטת טיפול תרמי אופטימיזציה. לעומת הטכניקה חישול, יצוקה מולדינג פשוט יותר ויעיל יותר, יכולת השיכוך של סגסוגת זו כשחקנים מצוינים. לכן, אין סיבה מתאימה לחשוב שזה בחירה טובה עבור יישומי הנדסה.
Introduction
מאז סגסוגות Mn-Cu נמצאו על ידי זנר יש יכולת השיכוך1, הם קיבלו תשומת לב, מחקר נרחבת2. היתרונות של סגסוגת Mn-Cu הם לו למגנזיום יכולת, במיוחד בזמן מתח נמוך amplitudes, וכל המגנזיום לא יכול להיות מוטרד על ידי שדה מגנטי, אשר שונה לגמרי פרומגנטי סגסוגות השיכוך. למגנזיום יכולת של סגסוגות Mn-Cu מבוססי ניתן בעיקר לייחס את movability של הגבולות הפנימיים, כולל בעיקר טווין גבולות וגבולות שלב, אשר נוצרות בתהליך (face-centered-cubic-to-face-centered-tetragonal רשות התעופה-f.c.t.) מעבר פאזה תחת מרטנזיט שינוי טמפרטורה (Tt)3. זה נמצא כי Tt תלויה ישירות על התוכן Mn ב-4,סגסוגת Mn-Cu מבוססי5; כלומר, גבוה יותר Mn תוכן, גבוה יותר את Tt ויותר טוב למגנזיום יכולת של החומר. הסגסוגת, אשר מכיל יותר מ-80 ב % מנגן, נמצאה למגנזיום יכולת וכוח האופטימלי כאשר מתרצה תמיסה מוצקה בטמפרטורה6. עם זאת, ריכוז גבוה יותר Mn בהסגסוגת ישירות יגרום הסגסוגת להיות רך יותר ולא כוללים של התארכות נמוכה יותר, ההשפעה קשיחות עמידות בקורוזיה גרוע, מה שאומר שהסגסוגת עונה על דרישות הנדסיות. ממצאי המחקר הקודם חשף כי טיפול הזדקנות בתנאים מתאימים הוא דרך יעילה ליישב את הבעיה; למשל, Mn-Cu מבוססי דעיכת סגסוגת המכילה 50-80% Mn יכולים גם לקבל T גבוהt וקיבולת השיכוך חיובית על ידי טיפול הזדקנות ב- the טווח הטמפרטורה המתאימה7. זאת בשל הפירוק של γ-שלב האב לתוך ננו Mn-עשיר אזורים ואזורי הננומטרי Cu-עשיר תוך הזדקנות בטווח טמפרטורה miscibility פער8,9,, מתוך10 אשר נחשב לשיפור Tt של סגסוגת זו יחד עם המגנזיום. ברור, זה בשיטת יעיל אשר ניתן לשלב עם עבידות מעולה למגנזיום יכולת.
סגסוגת M2052 המשמש עבור חישול ויוצרים, נציג Mn-Cu מבוססי סגסוגת גבוהה-שיכוך בינונית Mn תוכן שפותחה על ידי. Kawahara et al. 11, נחקרה בהרחבה של העשורים האחרונים. חוקרים מצאו כי סגסוגת M2052 יש מקום מתוק טוב בין למגנזיום יכולת, היפותזות חוזק עבידות. לעומת הטכניקה חישול, הליהוק היה נרחב השתמשנו עד כה בתהליך פשוט, עלויות ייצור נמוכות, פרודוקטיביות גבוהה, וכד' הגורמים המשפיעים (למשל, תדירות תנודה, משרעת המתח, קירור מהירות, טיפול בחום טמפרטורה/שעה, וכו ') על היכולת השיכוך, מיקרו, דעיכת מנגנון של סגסוגת M2052 נחקרו על ידי כמה חוקרים12,13,14,15 ,16,17,18. למרות זאת, ביצועים הליהוק של סגסוגת M2052 הוא נחות, למשל, מגוון רחב של התגבשות טמפרטורה, המופע של נקבוביות הליהוק, ואני מרוכז הצטמקות, בסופו של דבר וכתוצאה מכך מכונות משביע רצון תכונות של יציקות.
מטרת מאמר זה היא לספק בתחום התעשייה עם שיטה אפשרית של השגת גבס ש-mn-Cu מבוסס סגסוגת עם נכסים מצוינים בהם ניתן להשתמש במכונות, בענף מכשירי דיוק כדי להפחית רטט ולהבטיח את המוצר איכות. לפי השפעת alloying אלמנטים על הטרנספורמציה שלב וביצועים הליהוק, נחשב Al רכיב כדי להפחית את γ-שלב אזור ויציבות שלב γ , אשר יכול להפוך את שלב γ בקלות רבה יותר להפוך γ' שלב עם מיקרו-תאומים. יתר על כן, הפתרון של אטומים Al בשלב γ יהיה להגדיל את הכוח של הסגסוגת, אשר יכולים לשפר את התכונות המכאניות. בנוסף, אלמנט באל הוא אחד האלמנטים החשובים אשר יכולים לשפר את מאפייני הליהוק סגסוגת Mn-Cu. Zn אלמנט מועיל לשיפור הליהוק, דעיכת מאפיינים של הסגסוגת. לבסוף, wt 2% Zn ו- wt 3% באל נוספו הסגסוגת רבעוני MnCuNiFe עבודה זו, גבס חדש סגסוגת Mn-26Cu-12Ni-2Fe-2Zn-3Al (wt %) פותחה. יתר על כן, מספר שיטות טיפול חום שונות משמשות בעבודה זו והן תופעות נפרדות שלהם מתוארים כדלקמן. הטיפול המגון שימש כדי להפחית דנדריט סגרגציה. הטיפול פתרון שימש זיהומים הנייח. הטיפול הזדקנות משמש מפעילה spinodal הפירוק; בינתיים, הזמנים הזדקנות שונים משמשים בחיפוש אחר הפרמטרים אופטימיזציה עבור מעולה למגנזיום יכולת והן לטמפרטורה גבוהה שירות. בסופו של דבר, שיטת טיפול חום עדיף הוקרן מעולה למגנזיום יכולת, כמו גם חום שרות גבוהה.
מתברר כי חיכוך פנימי מרבי (קיו-1), הטמפרטורה הגבוהה ביותר של שירות יכולה להיות מושגת במקביל על ידי הזדקנות הסגסוגת ב 435 מעלות צלזיוס במשך שעתיים. בגלל הפשטות והיעילות של שיטת הכנה, הרומן כמו הטלת Mn-Cu מבוססי השיכוך סגסוגת עם ביצועים מעולים יכול להיות מיוצר, שהיא בעלת משמעות מעשית חשובה עבור היישום הנדסה שלה. שיטה זו מתאימה במיוחד בהכנת יציקת Mn-Cu מבוססי גבוהה השיכוך סגסוגת אשר יכול לשמש עבור הפחתת רטט.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. הכנת חומרי הגלם
- שוקל כל חומרי הגלם המבוקשים עם מידה אלקטרוניים אחוז מסה (65% electrolytic Mn, 26% electrolytic Cu, 2% Fe טהור תעשייתי, 2% ני electrolytic, 3% באל electrolytic, ו- 2% electrolytic Zn), כמוצג באיור1.
הערה: כל חומרי הגלם הללו היו זמינים מסחרית.
איור 1 : מצגת של חומרי גלם. החומרים אשר השתמשו בהם כוללים 65 wt % Mn electrolytic, 26 wt % Cu electrolytic, 2 wt % Fe טהור תעשייתי, 2 wt % ני electrolytic, 2 wt % electrolytic Zn, ו- 3 wt % electrolytic al. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
2. התכה, יציקה תהליך
הערה: השלבים המפורטים של יציקת חול מוצגות באיור2.
איור 2 : חול השלכת, שהמודעות צעדים. התהליך הראשי כולל דפוס-ביצוע עשיית כייר, פעולת הליהוק. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
- להכין תבניות, להפוך את דפוסי בהתאם למוצר ציור, ולוודא כי גודל התבנית מורחב במידה מסוימת להיות אחראית הצטמקות, עיבוד שבבי קצבאות.
הערה: החומר התבנית המשמש בעבודה זו הוא עץ ( איור 3) כי תבנית עץ בהיר, קל לעבוד, יש מחזור ייצור בעלות נמוכה, קצר.
איור 3 : דפוסי בשימוש של עובש הליהוק. תבניות עץ אלה שימשו כדי לקבל את צורת יציקות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
- כדי להכין את החול לכייר, מערבבים יחד את חול קוורץ עם 4% - 8% נתרן יחד.
הערה: הקוטר חול הוא כ 0.4 מ מ, החלקיקים אחיד. - השלם את תהליך היציקה הראשי על ידי ידיים.
- ראשית, לשים שתי תבניות הבקבוקון צורניים.
- לאחר מכן, להתהפך את הבקבוקון לאחר להתקשות הדפוסים חול לכייר, למשוך את דפוסי החול.
- לבסוף, מברשת השטח של העובש חול עם הליהוק ציפוי שיפור איכות משטח הליהוק והפחתת יציקת מולדים.
הערה: כייר חול עי מוצג באיור4. - כדי לקבל תבנית חול יבש, עם העובש בתנור ב 180 מעלות צלזיוס ואופים אותה במשך יותר מ 8 שעות לפני יציקת כדי לשפר את עוצמתה ואת חדירות להקל להמיס מילוי, להבטיח את איכות המוצרים הליהוק.
איור 4 : כייר חול עי- יש שני חללים של פני השטח שלו כבר מכוסה עם ציפוי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
3. אינדוקציה של התכה
הערה: השתמש בתדירות בינונית אינדוקציה ואקום תנור התכה.
- פותחים את המכסה הכבשן, להכניס 20.8 ק ג של Mn 8.32 ק ג של Cu, 0.64 ק ג של ני, 0.64 ק ג של Fe, 0.64 ק ג של Zn, 0.96 ק ג של חומרי Al המכשפות במרוכז, לכסות את החומרים עם קריאוליט סוף סוף.
- להוציא את התבנית הליהוק מהתנור. ושים אותו בכבשן; התאם את מעמדה למזיגה מוצלחת. סגור את המכסה, ואקום בכבשן ולאחר מכן פתח את מערכת ההפצה החום להתחיל התכה הסגסוגת.
- כשתפעיל להמיס המתכות, למלא את הכבשן ארגון כדי 93-KPa לחץ שלילי, כדי לעכב את להתיז של המתכת היצוקה.
- לאחר הסגסוגת נמס, ולמקד אותה למשך מספר דקות להפחית את הזיהומים מזיקים גז תוכן.
הערה: ההליך ההיתוך לעיתים קרובות כולל היתוך וכוונון.
4. הליהוק סגסוגת
- שופכים את המתכת היצוקה בצורה חלקה לתוך כייר הליהוק אחרי תהליך הזיקוק.
- לאחר המתכת היצוקה הוא לחלוטין פני השטח למוצק, לשבור את הואקום, להוציא את עובש הליהוק.
- הסר את יציקות עובש הליהוק כאשר הטמפרטורה של העובש יורדת לרמה נמוכה.
5. רעלני של ליהוק
הערה: macrophotograph של החלק עי מוצג באיור5.
- חותכים דגימות מן הליהוק באמצעות מכונת חיתוך ליניארי.
הערה: דגימות המדידות diffractometer (XRD) רנטגן, התצפית metallographic נמצא 10 x 10 x מ מ 13. דגימות לניתוח thermomechanical דינמי (DMA) בעלי ממד של 0.8 x 10 x 35 מ מ3.
איור 5 : חלקי עי כייר חול ואת החלקים הוסרו. שתי יציקות ששימשו כהשראה בבת אחת. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
6. טיפול תרמי
- חלק דגימות מלוטש לקבוצות שבע ולשמור הדגימה #1 חינם של טיפול, שמירה על מצב כמו הטלת להשוואה. הכניסו את האחרים תנור התנגדות מסוג תיבת עבור טיפולים שונים של חום.
- Homogenize דגימות #2 ו #5 ב 850 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות, לאחר מכן, להרוות אותן של מים קרים לפני יישון אותם ב 435 ° C, הדגימה #2 במשך 4 שעות ו הדגימה #5 כבר שעתיים.
- הפתרון-פינוק של דגימות #3 ו #6 ב 900 ° C עבור 1 h, לאחר מכן, להרוות אותן של מים קרים לפני יישון אותם ב 435 ° C, הדגימה #3 במשך 4 שעות ו הדגימה #6 כבר שעתיים.
- גיל דגימות #4 ו- 7 # ב 435 מעלות צלזיוס במשך 4 שעות ו- 2 h, בהתאמה.
7. בדיקת קיבולת ריסון
- להשתמש דינמי מכני ניתוח (DMA) כדי למדוד את יכולת השיכוך של דגימות ה-17.
הערה: מצב הבדיקה הוא זן לטאטא בטמפרטורת החדר. - במהלך הבדיקה, לזהות את אלפא זווית שלב בין הלחץ המתח (כפי שמוצג באיור 6).
- לאפיין את יכולת השיכוך מאת Q-1, אשר יכול להיקבע על ידי הנוסחה הבאה.
Q -1 = שיזוף אלפא
איור 6 : בדיקה עקרון DMA ובניה מקבע. (א) הלוח זה מראה הנורה זיז כפול של DMA. (ב) לוח זה מציג את קשרי הגומלין של מתח sinusoidal יישומית המתח, השהיה תוצאות שלב. ניתן לחשב את הערכים של ההשהיה בין הלחץ, המתח, כמו גם המודולוס, מאת נוסחות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
8. לדוגמה האפיון
-
ליטוש electrolytic והתבוננות metallographic
- עבור תצפית מיקרו דנדריט, לחרוט כל דגימות עבור 1 דקות בפתרון מעורבות של חומצה על-כלורית ואלכוהול המוחלט ב- 1:27.
- לאחר מכן, לנקות את דגימות עם אצטון, לייבש את הדגימה עם מפוח, ולבחון את המבנה הדנדריטי עם מיקרוסקופ metallographic.
-
שלב אפיון מבנה
- לאפיין את מבנה שלב ואת הפרמטרים סריג מהדוגמאות רנטגן עקיפה (XRD) עם CuKα קרינה12,22.
הערה: השתמש מהירות סריקה ב 2°/דקה. לפני המדידה XRD, להכין דגימות בקפידה על-ידי הסרת כל הלחץ פני השטח.
- לאפיין את מבנה שלב ואת הפרמטרים סריג מהדוגמאות רנטגן עקיפה (XRD) עם CuKα קרינה12,22.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
איור 7 מציגה את התלות של יכולת השיכוך על משרעת המתח הסגסוגת MnCuNiFeZnAl כמו הטלת דגימות #1 - #7 כמו-שחקנים M2052. התוצאות מציגות יכולת השיכוך של הדגימה #1 הוא גבוה יותר מזה של הטלת סגסוגת M2052 (כפי שמוצג באיור 7 א), המסורתי מזויפים M2052 סגסוגת גבוהה-שיכוך מוזכרת מאמרים קודמים20,21. יתר על כן, יכולת השיכוך של MnCuNiFeZnAl כמו-שחקנים המקורי סגסוגת יכול להיות עוד יותר משופרים, לאחר מכן, המגון-הזדקנות, פתרון-הזדקנות, הזדקנות טיפולים (כפי שהוצגה באיור 7 ב וג 7), ביניהם טיפול הזדקנות עבור 2 h יכול להוביל הקיבולת הגבוהה השיכוך. כאשר משרעת המתח חדוה 2 x 10-4, הערכים-1 Q של דגימות #1 - #7 מוצגים בטבלה 1. בנוסף, בעת השוואה בין הדגימה #4 עם הדגימה #7, התברר כי ניתן לשפר באופן משמעותי קיו-1 לפי זמן הזדקנות קצר יותר (כמוצג d איור7). יתר על כן, הליהוק חול והזדקנות כבר שעתיים הם פשוט, חסכוני ויעיל, בהשוואה לזיוף.
איור 7 : התלות של קיו-1 זן-משרעת עבור סגסוגת MnCuNiFeZnAl כמו הטלת דגימות #1-#7, כמו הטלת M2052. עבור המידות של התלות זן-משרעת של Q− 1, תדירות הבדיקה ואת הטמפרטורה היו 1 הרץ 25 ° C, בהתאמה. איור זה שונה של ליאו ואח. 18. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
| דגימות | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | 7# |
| Q− 1 | 3.0 × 10−2 | 4.7 × 10−2 | 4.9 × 10−2 | 3.9 × 10−2 | 4.5 × 10-2 | 4.7 × 10-2 | 5.0 × 10-2 |
טבלה 1: ה-Q -1 ערכים של דגימות #1 - #7 כאשר משרעת המתח חדוה = 2 x 10 -4 .
איור 8 מראה micrographs metallographic כמו-שחקנים MnCuNiFeZnAl סגסוגת דגימות #1 ו #5 - #7. יהוו סגרגציה דנדריטים רציני במהלך התהליך קירור איטי למיתולוגיות הליהוק עבור שיעור דיפוזיה איטית של אטומים Mn בין אטומים Cu, מה שמוביל בסופו של דבר להיווצרות מיקרו דנדריטים. מאחר Mn רגישים יותר בפני קורוזיה מאשר Cu, האזורים הכהים המבנה הדנדריטי שנצפו הם Mn-עשיר דנדריטים, שהן כמה מילימטרים ארוך, רחב, מספר מיקרומטר ואילו האזורים אור הם אזורים Cu-עשיר. כאשר הטמפרטורה יורדת, דנדריטים Mn-עשיר לזרז בעיקר מן השלב הנוזלי של האזורים Mn-עשיר, ולאחר מכן הטופס מרווחי Cu-עשיר ביניהם. לשם השוואה, מידות דנדריטים Mn-עשיר כהה של הדגימה #5 קטנים משמעותית מאלה של הדגימה #1, המציין כי ההפרדה דנדריט של הדגימה #5 נחלש במידה מסוימת. באופן דומה, ההפרדה דנדריט של הדגימה #6 נחלש במידה מסוימת גם, אבל עדיין היה מעט טוב יותר מזה של הדגימה #5 לאור הזמן החזקה קצרה יותר במהלך הטיפול פתרון-הזדקנות. עם זאת, יש אין הבדל הבולט מזערים dendritical של דגימות #7, דגימות #1. תוצאות אלו מייצגים כי הטיפולים המגון-הזדקנות והזדקנות פתרון יכול להחליש את ההפרדה Mn מאקרוסקופית, אך הטיפול הזדקנות ישירה יש השפעה ברורה על זה. ניתן להסיק מסקנות אלה גם הניתוח EDS ההלחנה. לפני פירוק spinodal, Mn בתוכן דנדריטים Mn-עשיר של סגסוגת MnCuNiFeZnAl כמו יצוקה היה 79.23% בממוצע, התוכן Mn צומצם באופן משמעותי 68.20% לאחר homogenizing את הדגימה ב 850 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות ביממה, 73.42% לאחר פתרון טיפול ב 900 ° C עבור 1 h.
איור 8 : Micrographs metallographic של סגסוגות MnCuNiFeZnAl כמו הטלת נתון טיפולים חום שונים. ניתן לראות את המבנה הדנדריטי שונים של פרטים שונים. איור זה שונה של ליאו ואח. 18. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
על-פי תלוית טמפרטורה השיכוך קיבולת העקומה, יכולת השיכוך פוחתת במהירות שהחום עולה. הטמפרטורה שבה יכולת השיכוך באופן דרסטי הוא ירד מוגדר בדרך כלל הטמפרטורה שירות, אשר הוא אחד האינדיקטורים מרכזי ביותר עבור ריסון סגסוגות בשימוש באזור ההנדסה. הטמפרטורות שירות של דגימות #1 ו #5 - #7 מפורטים בטבלה 2. ניתן לראות בבירור כי ההזדקנות ב 435 מעלות צלזיוס במשך שעתיים יכול לגרום הטמפרטורה שירות אופטימלי.
| הדגימה | 1# | 5# | 6# | 7# |
| שירות טמפרטורות (° C) | 43 | 50 | 55 | 70 |
טבלה 2: הטמפרטורות שירות של דגימות #1 ו #5 - #7.
למגנזיום יכולת של סגסוגת Mn-Cu מבוססי קשורה את γ' שלב מיוצר טרנספורמציה martensitic f.c.c-f.c.t. בדרך כלל, את כמות γ' שלב קשורה לתוכן Mn. מספר רב של חוקרים7,22,23,24 חקרו את הקשר בין פרמטרים סריג, סריג עיוות ותוכן Mn ב- Mn-Cu מבוססי סגסוגות. על פי הערכים c/a של דגימות #1 ו #5-7 #, התוכן Mn באזורים הננומטרי Mn-עשיר של כל הדגימות לאחר spinodal הפירוק יכול להיות מוערך באמצעות הנוסחה שהוזכרו על ידי Zhong ואח. 17. C שלMn של דגימות #1 ו #5 - #7 הם 84.18%, 84.75%, 85.08% 85.35%, בהתאמה, באזורים הננומטרי Mn-עשיר לאחר פירוק spinodal. הדגימה #7 יש כמובן את הגבוה ביותר CMn, כלומר הסגסוגת MnCuNiFeZnAl כמו-שחקנים יש יכולת השיכוך סופריור ו, בו זמנית, טמפרטורה שירות גבוהה יותר על ידי הזדקנות ב 435 מעלות צלזיוס במשך שעתיים.
היחסים בין קיו-1 (a/c-1), עיוות סריג (ב משרעת המתח של חדוה = 2 x 10-4), והטמפרטורה שירות של סגסוגות MnCuNiFeZnAl כמו הטלת נתון טיפולים חום שונים, המתאימים דגימות #1 ו #5 - #7, להתוות באיור9. אין ספק, העיוות סריג היא מידתית ישירות הטמפרטורה-1 ושירות Q; כלומר, ככל העיוות סריג, יותר טוב למגנזיום יכולת גבוהה יותר הטמפרטורה שירות.
איור 9 : הקשר בין קיו-1 (a/c-1), עיוות סריג (חדוה = 2 x 10-4), והטמפרטורה שירות של סגסוגות MnCuNiFeZnAl כמו הטלת נתון טיפולים חום שונים. איור זה שונה של ליאו ואח. 18. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
כדי להבטיח כי כמו הטלת Mn-Cu מבוססי סגסוגת מסוג זה הנו מעולה למגנזיום יכולת והן תכונות מכניות מצוינות, זה הכרחי לוודא יציקות יש הרכב כימי יציב, טוהר גבוהה, מבנה גביש נפלא. לכן, בקרת איכות קפדנית הוא הכרחי עבור תהליכי ההיתוך מוזג, טיפול בחום.
ראשית, יש צורך לבחור את החומרים הנכון עבור הסגסוגת. זה יש לקחת בחשבון כי הרכיבים שנוספו סגסוגת יכול לקדם את הפירוק של γ-שלב האב, אשר יסייע לייצר יותר מרטנזיט מיקרו-תאומים25. בנוסף, גם אלמנטים מסוימים סגסוגת צריך להיחשב כדי לשפר את המאפיינים מכני ו ליהוק. הסגסוגת הסופי ישלב אז מעולה למגנזיום יכולת ומאפיינים מכני מעולה.
שנית, תהליך ההיתוך סביר הוא הכרחי, אשר מחובר המאפיינים הליהוק של הסגסוגת. יש לקחת בחשבון את נקודות המפתח הבאים בתהליך ההיתוך של סגסוגות Mn-Cu מבוססי יצוקה: הזנה (1) חומרי הגלם מתכתי בתוך המכשפות ברצף על-ידי הוספת את גבוהה נקודת ההיתוך סגסוגת הראשון, ולאחר מכן הוספת הסגסוגת נקודת ההיתוך הנמוכה, כדי למנוע הפסד צריבה רצינית. (2) לאמץ ואקום התכה שיטה כדי להבטיח כי הגז והתוכן הטומאה סגסוגת נמוכה. באותו זמן, נוזלי מוזרק לתוך הכבשן כדי לשלוט על הלחץ להפחית את volatilization של הנוזל מתכת במהלך ההיתוך ואקום. (3) כאשר אין עוד בועות בריחה מפני השטח של המתכת היצוקה, זה מזין את תקופת הזיקוק. מטרת תקופת הזיקוק היא להסיר את כל הגז, תכלילים נדיף.
הצעד החשוב יותר הוא הבחירה של תהליך טיפול בחום. לאחר קבלת הסגסוגת MnCuNiFeZnAl כמו-שחקנים עם ביצועים מעולים, תהליך טיפול תרמי מתאים סגסוגת זו נבחר גם לשפר עוד יותר את המגנזיום. דרך ניתוח התוצאות ניסיוני, הוא נמצא כי למגנזיום יכולת להשיג את הערך הקיצוני שלו על ידי טיפול זמן קצר הזדקנות. תהליך טיפול בחום הסופי עבור סגסוגת MnCuNiFeZnAl כמו יצוקה היא מאוד פשוטה ויעילה.
לבסוף, ניתן להשיג פתרון אופטימיזציה עבור גבס חדש Mn-22.68Cu-1.89Ni-1.99Fe-1.70Zn-6.16Al (ב- %) סגסוגת דרך לחקור את ההשפעה של טיפולים תרמיים על יכולת השיכוך ושירות טמפרטורה. כלומר, מידת הגדולה ביותר של ננו-Mn סגרגציה ניתן להשיג באמצעות מזדקנת ב 435 מעלות צלזיוס במשך שעתיים, שתוצאתה Tt הגדלת, בסופו של דבר משמעותי לשפר יכולת השיכוך (קיו-1 = 5.0 x 10-2) ואת הטמפרטורה שירות (70 ° C) , בהשוואה הסגסוגת כמו-שחקנים המקורי.
למרות ששיטה זו משמשת רק ליציקת שהמודעות Mn-Cu מבוססי סגסוגת גבוהה-שיכוך, יש לו את היתרונות הבאים, כגון מידול בחומרים זולים, פשוטים יותר עובש תהליך הייצור, ו למגנזיום יכולת גבוהה יותר, מאפיינים מכני של מוצרים, וכו חוץ מזה, שיטה זו מתאימה עבור קבוצות שונות של הפקה, ייצור קטן-אצווה וגם לייצור המוני. בהתאם לכך, שיטה זו היא בעלת משמעות רבה כדי לשפר את השפעת הפחתת רטט, והיא מסייעת להרחיב את היקף היישום התעשייה שלה. בגלל היתרונות של שיטה זו, זה יכול להחליף חישול טכנולוגיה כדי לייצר מוצרים גבוהה-שיכוך באזורים מסוימים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים אין לחשוף.
Acknowledgments
אנו מודים התמיכה הכלכלית של נבחרת מדעי הטבע קרן של סין (11076109), התוכנית מלומדים הונג קונג (XJ2014045, G-YZ67), "1000 כשרונות התוכנית" של מחוז סצ'ואן, (הכישרון מבוא תוכנית של אוניברסיטת סצ'ואן YJ201410), חדשנות ואת תוכנית הניסוי יצירתי של אוניברסיטת סצ'ואן (20171060, 20170133).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| manganese | Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. | DJMnB | produced by electrolysis |
| copper | Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. | Cu-CATH-2 | produced by electrolysis |
| Nickel | Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. | Ni99.99 | produced by electrolysis |
| Iron | Ningbo Jiasheng Metal Materials Co., Ltd. | YT01 | industrial pure Fe |
| Zinc | Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. | 0# | produced by electrolysis |
| Aluminum | Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd. | Al99.90 | produced by electrolysis |
References
- Zener, C. Elasticity and anelasticity of metals. , University of Chicago Press. (1948).
- Jensen, J. W., Walsh, D. F. Manganese-Copper damping alloys. Bulletin 624. , U.S. Department of the Interior, Bureau of Mines. Washington, DC. (1965).
- Wang, X. Y., Peng, W. Y., Zhang, J. H. Martensitic twins and antiferromagnetic domains in gamma-MnFe(Cu) alloy. Materials Science and Engineering A. 438, 194-197 (2006).
- Wang, X. Y., Zhang, J. H. Structure of twin boundaries in Mn-based shape memory alloy: a HRTEM study and the strain energy driving force. Acta Materialia. 55 (15), 5169-5176 (2007).
- Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kawahara, K. Decomposition behavior of the gamma(Mn) solid solution in a Mn-20Cu-8Ni-2Fe (at%) alloy studied by a magnetic measurement. Materials Transactions,JIM. 40 (5), 451-454 (1999).
- Dean, R. S., Potter, E. V., Long, J. R. Properties of transitional structures in Copper-Manganese alloys. Metallurgical and Materials Transactions, ASM. 34, 465-500 (1945).
- Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kawahara, K. Temperature dependent damping behavior in a Mn-18Cu-6Ni-2Fe alloy continuously cooled in different rates from the solid solution temperature. Scripta Materialia. 38 (9), 1314-1346 (1998).
- Findik, F. Improvements in spinodal alloys from past to present. Materials and Design. 42 (42), 131-146 (2012).
- Yan, J. Z., Li, N., Fu, X., Zhang, Y. The strengthening effect of spinodal decomposition and twinning structure in MnCu-based alloy. Materials Science and Engineering A. 618, 205-209 (2014).
- Soriano-Vargas, O., Avila-Davila, E. O., Lopez-Hirata, V. M., Cayetano-Castro, N., Gonzalez-Velazquez, J. L. Effect of spinodal decomposition on the mechanical behavior of Fe-Cr alloys. Materials Science and Engineering A. 527 (12), 2910-2914 (2010).
- Yin, F. X. Damping behavior characterization of the M2052 alloy aimed for practical application. Acta Metallurgica Sinica. 39 (11), 1139-1144 (2003).
- Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kohji, K. Decomposition of high temperature gamma(Mn) phase during continuous cooling and resultant damping behavior in Mn74.8Cu19.2Ni4.0Fe2.0 and Mn72.4Cu20.0Ni5.6Fe2.0 alloys. Materials Transactions, JIM. 39 (8), 841-848 (1998).
- Sakaguchi, T., Yin, F. X. Holding temperature dependent variation of damping capacity in a MnCuNiFe damping alloy. Scripta Materialia. 54 (2), 241-246 (2006).
- Tanji, T., et al. Measurement of damping performance of M2052 alloy at cryogenic temperatures. Journal of Alloys and Compounds. 355 (1-2), 207-210 (2003).
- Yin, F. X., Iwasaki, S., Sakaguchi, T., Nagai, K. Susceptibility of damping behavior to the solidification condition in the as-cast M2052 high-damping alloy. Key Engineering Materials. 319, 67-72 (2006).
- Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kawahara, K. Characterization of the strain-amplitude and frequency dependent damping capacity in the M2052 alloy. Materials Transactions, JIM. 42 (3), 385-388 (2001).
- Zhong, Z. Y., et al. Mn segregation dependence of damping capacity of as-cast M2052 alloy. Materials Science and Engineering A. 660, 97-101 (2016).
- Liu, W. B., et al. Novel cast-aged MnCuNiFeZnAl alloy with good damping capacity and high service temperature toward engineering application. Materials Design. 106, 45-50 (2016).
- Cowlam, N., Shamah, A. M. A diffraction study of y-Mn-Cu alloys. Journal of Physics F: Metal Physics. 11 (1), 27-43 (1981).
- Yan, J. Z., et al. Effect of pre-deformation and subsequent aging on the damping capacity of Mn-20 at.%Cu-5 at.%Ni-2 at.%Fe alloy. Advanced Engineering Materials. 17 (9), 1332-1337 (2015).
- Zhang, Y., Li, N., Yan, J. Z., Xie, J. W. Effect of the precipitated second phase during aging on the damping capacity degradation behavior of M2052 alloy. Advances in Materials Research. 873, 36-41 (2014).
- Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kawahara, K. X-ray diffraction characterization of the decomposition behavior of gamma(Mn) phase in a Mn-30 at.% Cu alloy. Scripta Materialia. 40 (9), 993-998 (1999).
- Yin, F. X., Ohsawa, Y., Sato, A., Kawahara, K. Phase decomposition of the gamma phase in a Mn-30 at.% Cu alloy during aging. Acta Materialia. 48 (6), 1273-1282 (2000).
- Ritchie, I. G., Sprungmann, K. W., Sahoo, M. Internal-friction in Sonoston - a high damping Mn/Cu-based alloy for marine propeller applications. Journal De Physique. 46 (C-10), 409-412 (1985).
- Kawahara, K., Sakuma, N., Nishizaki, Y. Effect of Fourth Elements on Damping Capacity of Mn-20Cu-5Ni Alloy. Journal of the Japan Institute of Metals. 57 (9), 1097-1100 (1993).
