פרשנות של ההשפעות של תהליך ההיתוך והיציקה על מבנה המיקרו והמאפיינים של חומרים מרוכבים דו מתכתיים מפלדת נחושת

פרשנות של ההשפעות של תהליך ההיתוך והיציקה על מבנה המיקרו והמאפיינים של חומרים מרוכבים דו מתכתיים מפלדת נחושת

תקציר: חומרים מרוכבים בשכבות דו-מתכתיות עשויות ברונזה עופרת גבוהה CuPb15Sn7/45 שהוכנו בשיטת ה-Melt-cast Composite. נחקרה השפעת פרמטרי תהליך כגון תנאי חימום וקצבי קירור על ממשק מרוכב נחושת-פלדה ומאפיינים מבניים. התוצאות מראות שכאשר טמפרטורת הטעינה של התנור היא 900 מעלות, טמפרטורת ההחזקה היא 1015 מעלות, זמן ההחזקה הוא 5 דקות, ומשתמשים בקירור חנקן, לממשק הנחושת-פלדה יש ​​תכונות מליטה מתכתיות מצוינות וחוזק שבר מתיחה בממשק. מגיע ל-200 MPa; סגסוגת הנחושת התפלגות חלקיקי העופרת באזור אחידה יחסית, ואובדן השריפה של אלמנט העופרת הוא פחות מ-1%; המבנה והתפלגות גודל הגרגרים של מטריצת הפלדה סבירים, ומציגים אפקט מרוכב של התכה ויציקה מעולה.

ככל שהדרישות לביצועים מקיפים של חומרים הנדסיים הופכות גבוהות יותר ויותר, קשה יותר ויותר עבור חלקים העשויים מחומר מתכת יחיד לעמוד בדרישות הביצועים הכוללות שלהם. יחד עם המחסור ההדרגתי במשאבי מתכת יקרים, חומרים מרוכבים דו-מתכתיים קודמו ויושמו בהדרגה בתעשייה. על בסיס שמירה על המאפיינים המקוריים של כל שכבת מתכת, הביצועים הכוללים של חומרים מרוכבים מתכת שכבות שופרו משמעותית, ותהליך ההכנה שלו משך יותר ויותר תשומת לב.

לברונזה בעלת עופרת גבוהה מוליכות תרמית טובה, עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני פגיעות ועמידות בפני התקפים, והיא נמצאת בשימוש נרחב בייצור רכיבים הידראוליים כגון גלילי משאבת בוכנה. יחד עם זאת, מכיוון שסוג הסריג, קבוע הסריג ומספר אטומי האלקטרונים החיצוניים של נחושת וברזל קרובים מאוד, יש להם תאימות מתכות מרוכבת טובה. החומר המרוכב השכבתי הדו-מתכתי מפלדת נחושת שהוכן עם פלדה כשכבת המטריצה ​​וברונזה בעלת עופרת גבוהה כשכבה המרוכבת משלב את התכונות המצוינות של שני החומרים. כיום, שיטות נפוצות להכנת חומרים מרוכבים דו-מתכתיים של נחושת-פלדה כוללות שיטת מרוכבים נפץ, שיטת מרוכבים מתגלגלים, שיטת דיפוזיה, שיטת יציקה צנטריפוגלית, שיטת יציקה התכה ושיטת סינטר אבקה. ביניהם, שיטת תרכובת הנפץ ושיטת תרכובת גלגול משמשות בעיקר להכנת לוחות דו-מתכתיים בשכבות; לשיטת תרכובת הדיפוזיה יש מחזור הכנה ארוך, ושימור חום לטווח ארוך יכול בקלות לגרום לחמצון רציני ואובדן שריפה של יסודות עופרת, והעלות היא גם גבוהה; שיטת היציקה הצנטריפוגלית יכולה בקלות לגרום להפרדה מאקרו של אלמנט עופרת; מטלורגיית אבקה כוללת תהליכים רבים, מחזור הכנה ארוך ועלות גבוהה.

לשיטה המרוכבת יציקה נמס שבה שני חומרים מחוממים בו-זמנית יש יתרונות טכניים ועלותיים ברורים בהכנת חומרים מרוכבים דו מתכתיים מפלדת נחושת. מאמר זה ילמד את ההשפעה של פרמטרים ספציפיים של תהליך על מבנה המיקרו והמאפיינים של חומרים דו-מתכתיים מפלדת נחושת באמצעות ניסויים מרוכבים יצוק נמס. החוקים מספקים בסיס תיאורטי לגיבוש תוכנית התכה ויציקה של דו מתכת נחושת-פלדה סבירה.

1. תוכנית בדיקה

1.1 חומרי בדיקה

החומרים המשמשים בבדיקה כוללים ברונזה עופרת גבוהה CuPb15Sn7 ופלדה 45. ההרכבים הכימיים של שני החומרים מוצגים בטבלה 1. לפני הבדיקה, פלדת 45 עובדה לגליל של Φ42 מ"מ × 45 מ"מ, חריץ של Φ32 מ"מ × 7 מ"מ בקצה האחד עבר עיבוד וסגסוגת הנחושת עובד לדיסק של Φ30 מ"מ × 6 מ"מ. לאחר העיבוד, הוא צריך לעבור תהליכי טיפול פני השטח כגון טחינת נייר זכוכית, שטיפה אלקלית, כבישה וטבילה בבורקס רווי ב-80 מעלות, ולאחר מכן להרכיב כמוצג באיור 1 לבדיקת יציקה.