Analitzar els mètodes d'enfortiment dels materials d'aliatge de coure
Els mètodes d'enfortiment utilitzats habitualment per al coure i els aliatges de coure inclouen: enfortiment de la deformació, enfortiment de gra fi, enfortiment de la solució sòlida, enfortiment de la precipitació de l'edat (precipitació), enfortiment de la dispersió, enfortiment del material compost i l'addició d'elements traça.
1. Enfortiment de la deformació
L'enfortiment de la deformació és millorar la resistència i la duresa de l'aliatge de coure mitjançant la deformació plàstica. És un dels mètodes de reforç de l'aliatge de coure més utilitzats. Com que els defectes del cristall produïts pel treball en fred tenen poc efecte sobre la conductivitat del material, aquest mètode d'enfortiment millora la resistència alhora que fa que l'aliatge sigui altament conductor. La característica de l'enfortiment de la deformació és que mentre augmenta la resistència del material, la seva plasticitat disminueix ràpidament i la conductivitat elèctrica també disminuirà lleugerament a causa de l'augment de la densitat de dislocació. A més, quan la temperatura de servei augmenta, el material es sotmetrà a processos de recuperació i recristal·lització i s'estovarà, i l'enfortiment de deformació única només pot augmentar la resistència de l'aliatge en una mesura limitada, de manera que sovint s'utilitza juntament amb altres mètodes d'enfortiment.
2. Enfortiment de gra fi
L'enfortiment de gra fi és utilitzar mesures de solidificació ràpida o mètodes de tractament tèrmic per obtenir grans fins durant la fosa. També es poden afegir certs oligoelements d'aliatge per refinar els grans. Es redueix la mida del gra, augmenta la resistència de l'aliatge i té poc efecte sobre la conductivitat elèctrica de l'aliatge. Per tant, l'enfortiment de gra fi s'ha convertit en un dels principals mètodes d'enfortiment dels aliatges de coure. L'avantatge destacat de l'enfortiment de gra fi és que pot millorar la plasticitat del material alhora que millora la resistència del material. Això es deu al fet que després del refinament del gra, la concentració d'estrès causada per l'acumulació de dislocacions al límit del gra quan el material es deforma es pot alleujar eficaçment, retardant l'inici de les esquerdes i es pot aconseguir una major quantitat de deformació abans que el material es fracturi. El refinament del gra s'utilitza àmpliament a causa d'aquest avantatge.
3. Enfortiment de la solució sòlida
El fenomen d'augment de la resistència i la duresa d'un metall mitjançant la incorporació de determinats elements de solut per formar una solució sòlida s'anomena reforç de la solució sòlida. L'enfortiment de la solució sòlida es produeix perquè la dissolució dels àtoms de solut provoca una distorsió a la xarxa cristal·lina del metall dissolvent, augmentant així la resistència al moviment de dislocació. La pràctica ha demostrat que un control adequat del contingut de solut a la solució sòlida pot millorar significativament la resistència i la duresa del material tot mantenint una bona plasticitat i duresa. Per exemple: afegir un 19% de níquel al coure pot augmentar el phib de l'aliatge de 220MPa a 380~400MPa i la duresa de HB44 a HB70, mentre que la plasticitat encara manté ψ=50%. Si el coure aconseguís el mateix efecte d'enfortiment mitjançant altres mitjans (com l'enduriment per treball durant la deformació en fred), la seva plasticitat es perdria gairebé completament. L'enfortiment de la solució sòlida és un mètode d'enfortiment que utilitza la interacció entre els àtoms de solut i les dislocacions en moviment a la solució sòlida per provocar un augment de l'estrès del flux. Afegint una quantitat adequada d'elements d'aliatge a la base per formar una solució sòlida, la resistència de l'aliatge generalment es millorarà. Segons la teoria de Mott-Nabbaro, per a les solucions sòlides primes, el canvi en el límit elàstic amb la concentració d'elements de solut es pot expressar com: б=бo+kCm. A la fórmula, б és el límit elàstic de l'aliatge; бo és el límit elàstic del metall pur; C és la concentració de massa atòmica del solut; k i m són constants determinades per les propietats de la matriu i els elements d'aliatge, on el valor de m està entre 0,5 i 1.
4. Envelliment de la precipitació (precipitació) enfortiment
El principi bàsic de l'enfortiment de la precipitació de l'edat és afegir elements d'aliatge al coure que tinguin una solubilitat sòlida molt petita a temperatura ambient i una gran solubilitat sòlida a altes temperatures. Mitjançant el tractament de solució sòlida a alta temperatura, els elements d'aliatge formen una solució sòlida sobresaturada a la base. Aquesta resistència es millora en comparació amb el coure pur. Després, a través de l'envelliment, la solució sòlida sobresaturada es descompon, els elements d'aliatge precipiten en una forma determinada i es dispersen i es distribueixen a la base per formar una fase de precipitació. La fase precipitada pot prevenir eficaçment el moviment dels límits del gra i les dislocacions, millorant així molt la resistència de l'aliatge. Els elements d'aliatge que produeixen l'enfortiment de la precipitació han de complir les dues condicions següents: en primer lloc, la solubilitat sòlida en coure a altes i baixes temperatures és força diferent, de manera que es poden produir prou fases d'enfortiment durant l'envelliment; en segon lloc, la solubilitat sòlida en coure a temperatura ambient és molt diferent. La solubilitat és extremadament petita per garantir una alta conductivitat de la matriu. L'enfortiment per precipitació és el mètode d'enfortiment més utilitzat en aliatges de coure d'alta resistència i alta conductivitat. En els aliatges de coure, per tal de produir l'efecte de reforç de la precipitació de l'envelliment, els elements afegits inclouen Ti, Co, P, Ni, Si, Mg, Cr, Zr, Be, Fe, etc. El major avantatge de l'enfortiment de la precipitació de l'envelliment és que és molt important. millora la resistència del material alhora que minimitza els danys a la conductivitat elèctrica.
5. Millora de la difusió
L'enfortiment de la dispersió és un material preparat per la metal·lúrgia en pols i altres mètodes després de barrejar completament una pols de fase d'enfortiment de dispersió d'una determinada forma i mida amb pols de coure. Les partícules de la segona fase (Al2O3, ThO2, Zro2, etc.) es dispersen i es distribueixen a la matriu de coure, i la resistència de l'aliatge de coure es millora a causa de l'efecte de reforç de la dispersió. Aquest mètode té poc impacte en la conductivitat elèctrica i tèrmica del coure alhora que millora la resistència. Per tal d'obtenir partícules de segona fase distribuïdes de manera dispersa a la matriu de coure, es pot considerar que s'afegeixen partícules de segona fase a la matriu de coure o que es generen partícules de segona fase distribuïdes de manera dispersa in situ a la matriu de coure mitjançant un procés determinat. Els mètodes específics inclouen: mètode de mescla mecànica, mètode de co-precipitació, mètode d'oxidació interna, mètode de precipitació de gel inversa, mètode de precipitació electrolítica, etc. Els principals mecanismes d'enfortiment de la dispersió inclouen el mecanisme Olowan i el mecanisme Ansel-Lenier.
(1) Mecanisme Orowan. Durant la deformació plàstica, la línia de dislocació no pot tallar directament la partícula de la segona fase, però sota l'acció de la força externa, la línia de dislocació es pot doblegar al voltant de la partícula de la segona fase i, finalment, es deixa un anell de dislocació al voltant de la partícula de la segona fase i deixa pas. . Passada equivocada. La flexió de les dislocacions augmentarà l'energia de distorsió de la gelosia a la zona afectada per la dislocació, la qual cosa augmenta la resistència al moviment de les línies de dislocació i augmenta la resistència al lliscament.
(2) (2) Mecanisme Ansel-Lenier. GS Ansell et al. va proposar un altre model de dislocació per al rendiment d'aliatges reforçats amb dispersió. Van utilitzar la fractura de partícules de segona fase disperses a causa de l'acumulació de dislocacions com a criteri de rendiment. Quan l'esforç de cisalla a les partícules és igual a l'esforç de fractura de les partícules disperses, l'aliatge reforçat per la dispersió cedeix.
6. Reforç compost de fibra in situ
Aquest mètode es refereix principalment a afegir elements d'aliatge en excés (Cr, Fe, V, Nb, etc.) al coure per obtenir un complex bifàsic. L'excés d'elements existeix en l'aliatge solidificat en forma d'una sola fase i una estructura dendrítica. Després d'això, l'aliatge s'estira amb una gran deformació, de manera que l'estructura dendrítica dels elements d'aliatge es transforma en una estructura de fibra. La presència de fibres augmenta la resistència al moviment de dislocació, reforçant així el material.
7. Afegeix oligoelements
Afegir certs oligoelements a la base a l'aliatge no només pot enfortir l'aliatge, sinó que també és un mitjà eficaç per desenvolupar materials resistents a la corrosió. Alguns d'aquests oligoelements enforteixen l'aliatge formant fases disperses, i alguns purificant l'estructura de la matriu, però cap d'ells redueix significativament la seva resistència a la corrosió, millorant així el rendiment global de l'aliatge.
