Анализирайте методите за укрепване на материали от медни сплави
Често използваните методи за укрепване на мед и медни сплави включват: деформационно укрепване, укрепване на фини зърна, укрепване на твърд разтвор, укрепване чрез стареене (утаяване), дисперсионно укрепване, укрепване на композитен материал и добавяне на микроелементи.
1. Деформационно укрепване
Деформационното укрепване е да подобри здравината и твърдостта на медната сплав чрез пластична деформация. Това е един от най-често използваните методи за укрепване на медни сплави. Тъй като кристалните дефекти, получени при студена обработка, имат малък ефект върху проводимостта на материала, този метод на укрепване подобрява здравината, като същевременно прави сплавта силно проводима. Характеристиката на деформационното укрепване е, че докато здравината на материала се увеличава, неговата пластичност намалява бързо и електрическата проводимост също ще намалее леко поради увеличаването на плътността на дислокациите. Освен това, когато работната температура се повиши, материалът ще претърпи процеси на възстановяване и рекристализация и ще омекне, а укрепването с единична деформация може да увеличи якостта на сплавта само в ограничена степен, така че често се използва заедно с други методи за укрепване.
2. Укрепване на фини зърна
Укрепването на фините зърна е да се използват мерки за бързо втвърдяване или методи на топлинна обработка за получаване на фини зърна по време на леене. Някои микроелементи от сплави също могат да бъдат добавени за рафиниране на зърната. Размерът на зърното се намалява, якостта на сплавта се увеличава и има малък ефект върху електрическата проводимост на сплавта. Следователно укрепването на фините зърна се превърна в един от основните методи за укрепване на медни сплави. Изключителното предимство на укрепването с фини зърна е, че може да подобри пластичността на материала, като същевременно подобрява здравината на материала. Това е така, защото след усъвършенстване на зърното, концентрацията на напрежение, причинена от натрупване на дислокация на границата на зърното, когато материалът се деформира, може да бъде ефективно облекчена, забавяйки започването на пукнатини и може да се постигне по-голямо количество деформация, преди материалът да се счупи. Рафинирането на зърното се използва широко поради това предимство.
3. Укрепване на твърд разтвор
Феноменът на увеличаване на якостта и твърдостта на метал чрез включване на определени разтворени елементи за образуване на твърд разтвор се нарича укрепване на твърд разтвор. Укрепването на твърдия разтвор възниква, защото разтварянето на атомите на разтвореното вещество причинява изкривяване в кристалната решетка на металния разтворител, като по този начин увеличава съпротивлението на движението на дислокациите. Практиката е доказала, че правилният контрол на съдържанието на разтворено вещество в твърдия разтвор може значително да подобри здравината и твърдостта на материала, като същевременно поддържа добра пластичност и издръжливост. Например: добавянето на 19% никел към медта може да увеличи phib на сплавта от 220MPa до 380~400MPa и твърдостта от HB44 до HB70, докато пластичността все още поддържа ψ=50%. Ако медта постигне същия ефект на укрепване чрез други средства (като втвърдяване при студена деформация), нейната пластичност ще бъде почти напълно загубена. Укрепването на твърд разтвор е метод на укрепване, който използва взаимодействието между атомите на разтвореното вещество и движещите се дислокации в твърдия разтвор, за да предизвика увеличаване на напрежението на потока. Чрез добавяне на подходящо количество легиращи елементи към основата за образуване на твърд разтвор, якостта на сплавта като цяло ще се подобри. Съгласно теорията на Мот-Набаро за тънки твърди разтвори изменението на границата на провлачване с концентрацията на разтворените елементи може да се изрази като: б=бo+kCm. Във формулата b е границата на провлачване на сплавта; бo е границата на провлачване на чист метал; C е атомната масова концентрация на разтвореното вещество; k и m са константи, определени от свойствата на матрицата и елементите на сплавта, където стойността на m е между 0,5 и 1.
4. Стареене на утаяване (утаяване) укрепване
Основният принцип на утаяване чрез стареене е да се добавят легиращи елементи към медта, които имат много малка разтворимост в твърдо вещество при стайна температура и голяма разтворимост в твърдо вещество при високи температури. Чрез обработка с високотемпературен твърд разтвор, легиращите елементи образуват пренаситен твърд разтвор в основата. Това Силата е подобрена в сравнение с чистата мед. След това чрез стареене пренаситеният твърд разтвор се разлага, елементите на сплавта се утаяват в определена форма и се диспергират и разпределят в основата, за да образуват фаза на утаяване. Утаената фаза може ефективно да предотврати движението на границите на зърната и дислокациите, като по този начин значително подобрява здравината на сплавта. Легиращите елементи, които предизвикват утаяване на укрепване, трябва да отговарят на следните две условия: първо, твърдата разтворимост в медта при високи и ниски температури е доста различна, така че по време на стареене могат да се произведат достатъчно укрепващи фази; второ, твърдата разтворимост в мед при стайна температура е много различна. Разтворимостта е изключително малка, за да се осигури висока проводимост на матрицата. Преципитационното укрепване е най-широко използваният метод за укрепване на медни сплави с висока якост и висока проводимост. В медните сплави, за да се постигне ефект на утаяване при стареене, добавените елементи включват Ti, Co, P, Ni, Si, Mg, Cr, Zr, Be, Fe и т.н. Най-голямото предимство на утаяването при стареене е, че значително подобрява здравината на материала, като същевременно минимизира увреждането на електрическата проводимост.
5. Подобряване на дифузията
Дисперсионното укрепване е материал, получен чрез прахова металургия и други методи след пълно смесване на дисперсионно укрепващ фазов прах с определена форма и размер с меден прах. Частиците от втората фаза (Al2O3, ThO2, Zro2 и т.н.) се диспергират и разпределят в медната матрица и здравината на медната сплав се подобрява поради ефекта на укрепване на дисперсията. Този метод има малко въздействие върху електрическата и топлопроводимостта на медта, като същевременно подобрява здравината. За да се получат дисперсно разпределени частици от втора фаза в медната матрица, може да се счита, че частици от втора фаза се добавят към медната матрица или дисперсно разпределени частици от втора фаза се генерират in situ в медната матрица чрез определен процес. Специфичните методи включват: метод на механично смесване, метод на съвместно утаяване, метод на вътрешно окисление, метод на обратно утаяване с гел, метод на електролитно утаяване и др. Основните механизми на дисперсионно укрепване включват механизма на Olowan и механизма на Ansel-Lenier.
(1) Механизъм на Orowan. По време на пластична деформация линията на дислокация не може директно да пресече частицата от втората фаза, но под действието на външна сила линията на дислокация може да се огъне около частицата от втората фаза и накрая около частицата от втората фаза остава дислокационен пръстен и отстъпва . Грешен пропуск. Огъването на дислокациите ще увеличи енергията на изкривяване на решетката в засегнатата от дислокация област, което увеличава съпротивлението на движението на дислокационните линии и увеличава устойчивостта на приплъзване.
(2) (2) Механизъм Ansel-Lenier. GS Ansell и др. предложи друг дислокационен модел за провлачване на дисперсно укрепени сплави. Те използват счупването на диспергирани частици от втора фаза поради натрупване на дислокации като критерий за добив. Когато напрежението на срязване върху частиците е равно на напрежението на счупване на диспергираните частици, дисперсионно укрепената сплав се поддава.
6. Композитна армировка с влакна in situ
Този метод се отнася главно до добавяне на излишни легиращи елементи (Cr, Fe, V, Nb и др.) към медта, за да се получи двуфазен комплекс. Излишните елементи съществуват в втвърдената сплав под формата на единична фаза и дендритна структура. След това сплавта се разтяга с голяма деформация, така че дендритната структура на елементите на сплавта се трансформира във влакнеста структура. Наличието на влакна увеличава устойчивостта на движение на дислокация, като по този начин укрепва материала.
7. Добавете микроелементи
Добавянето на определени микроелементи към основата към сплавта може не само да укрепи сплавта, но също така е ефективно средство за разработване на устойчиви на корозия материали. Някои от тези микроелементи укрепват сплавта чрез образуване на диспергирани фази, а някои чрез пречистване на структурата на матрицата, но никой от тях не намалява значително нейната устойчивост на корозия, като по този начин подобрява цялостното представяне на сплавта.
