Þegar stál er tengt við ál myndast brothætt millimálmasambönd (IMC) við efnahvörf Fe og Al atóma við tenginguna. Tilvist þessara IMC takmarkar vélrænan styrk tengingarinnar, því er nauðsynlegt að stjórna magni þessara efnasambanda. Ástæðan fyrir myndun IMC er sú að leysni Fe í Al er léleg. Ef það fer yfir ákveðið magn getur það haft áhrif á vélræna eiginleika suðunnar. IMC hafa einstaka eiginleika eins og hörku, takmarkaðan teygjanleika og seiglu og formfræðilega eiginleika. Rannsóknir hafa leitt í ljós að samanborið við önnur IMC er Fe2Al5 IMC lagið almennt talið það brothættasta (11,8± 1,8 GPa) IMC-fasa og er einnig aðalástæðan fyrir lækkun á vélrænum eiginleikum vegna suðubilunar. Þessi grein kannar fjarstýrða leysissuðuferli á IF-stáli og 1050 áli með því að nota stillanlegan hringstillingarleysi og kannar ítarlega áhrif lögunar leysigeisla á myndun millimálmasambanda og vélræna eiginleika. Með því að stilla kjarna/hringaflshlutfallið kom í ljós að í leiðniham getur kjarna/hringaflshlutfall upp á 0,2 náð betra yfirborðsflatarmáli suðuviðmótsins og dregið verulega úr þykkt Fe2Al5 IMC, og þar með bætt klippistyrk samskeytunnar.
Þessi grein kynnir áhrif stillanlegrar hringstillingarleysis á myndun millimálmasambanda og vélræna eiginleika við fjarstýrða leysisveiflu á IF stáli og 1050 áli. Niðurstöður rannsóknarinnar benda til þess að í leiðniham veitir kjarna/hring aflshlutfall upp á 0,2 stærra suðufletisflatarmál, sem endurspeglast í hámarksklippistyrk upp á 97,6 N/mm2 (samskeytisnýtni 71%). Að auki, samanborið við Gauss-geisla með aflshlutfall stærra en 1, dregur þetta verulega úr þykkt Fe2Al5 millimálmasambandsins (IMC) um 62% og heildarþykkt IMC um 40%. Í götunarham sáust sprungur og minni klippistyrkur samanborið við leiðniham. Það er vert að taka fram að veruleg kornfínpússun sást í suðusamskeytinu þegar kjarna/hring aflshlutfallið var 0,5.
Þegar r = 0 myndast aðeins lykkjarafl, en þegar r = 1 myndast aðeins kjarnaafl.
Skýringarmynd af aflshlutfallinu r milli Gauss-geisla og hringlaga geisla
(a) Suðubúnaður; (b) Dýpt og breidd suðuprófílsins; (c) Skýringarmynd af sýnishorns- og festingarstillingum
MC próf: Aðeins í tilviki Gauss-geisla er suðusamskeytin upphaflega í grunnleiðniham (ID 1 og 2) og breytist síðan í hluta-gegndræpi læsingarholuham (ID 3-5), með augljósum sprungum sem myndast. Þegar hringafl jókst úr 0 í 1000 W, voru engar augljósar sprungur við ID 7 og dýpt járnauðgunar var tiltölulega lítil. Þegar hringafl jókst í 2000 og 2500 W (ID 9 og 10) eykst dýpt svæðisins með ríka járnið. Of miklar sprungur við 2500w hringafl (ID 10).
MR-próf: Þegar kjarnaafl er á milli 500 og 1000 W (ID 11 og 12) er suðusamurinn í leiðniham; Sé ID 12 og ID 7 borið saman, þó að heildarafl (6000 w) sé það sama, notar ID 7 læsingarholuham. Þetta er vegna verulegrar lækkunar á aflþéttleika við ID 12 vegna ríkjandi lykkjueiginleika (r=0,2). Þegar heildarafl nær 7500 W (ID 15) er hægt að ná fullri gegndræpiham, og samanborið við 6000 W sem notuð eru í ID 7 er afl fullrar gegndræpihams aukið verulega.
IC prófun: Leiðnihamur (ID 16 og 17) náðist við 1500w kjarnaafl og 3000w og 3500w hringafl. Þegar kjarnaafl er 3000w og hringafl er á milli 1500w og 2500w (ID 19-20) birtast greinilegar sprungur á millimótum ríks járns og ríks áls, sem myndar staðbundið mynstur lítilla gata. Þegar hringafl er 3000 og 3500w (ID 21 og 22) náðist lykilgathamur með fullri gegndræpi.
Dæmigerðar þversniðsmyndir af hverri suðugreiningu undir ljósasmásjá
Mynd 4. (a) Sambandið milli endanlegs togstyrks (UTS) og aflhlutfalls í suðuprófunum; (b) Heildarafl allra suðuprófana
Mynd 5. (a) Tengsl milli hlutfalls og UTS; (b) Tengsl milli útvíkkunar og innskotsdýptar og UTS; (c) Aflþéttleiki fyrir allar suðuprófanir
Mynd 6. (ac) Kort af örhörku Vickers-inndráttar; (df) Samsvarandi SEM-EDS efnafræðileg litróf fyrir dæmigerða leiðnisuðu; (g) Skýringarmynd af snertifletinum milli stáls og áls; (h) Fe2Al5 og heildar IMC þykkt leiðnisuðu
Mynd 7. (ac) Kort af örhörku Vickers inndráttarlínu; (df) Samsvarandi SEM-EDS efnafræðilegt litróf fyrir dæmigerða staðbundna gegndræpis-götunarsuðu
Mynd 8. (ac) Kort af örhörku Vickers inndráttarlínu; (df) Samsvarandi SEM-EDS efnafræðilegt litróf fyrir dæmigerða suðu með fullri gegndræpisgötun.
Mynd 9. EBSD-línurit sýnir kornastærð járnríka svæðisins (efri plötu) í fullri gegndræpis-götunarprófun og magngreinir kornastærðardreifinguna.
Mynd 10. SEM-EDS litróf af snertifletinum milli ríks járns og ríks áls
Þessi rannsókn kannaði áhrif ARM-leysis á myndun, örbyggingu og vélræna eiginleika IMC í ólíkum öfugasveifum úr IF stáli og 1050 álblöndu. Rannsóknin skoðaði þrjár suðuaðferðir (leiðniaðferð, staðbundna gegndræpiaðferð og fullkomna gegndræpiaðferð) og þrjár valdar leysigeislaform (Gauss-geisli, hringlaga geisli og Gauss-hringlaga geisli). Niðurstöður rannsóknarinnar benda til þess að val á viðeigandi aflshlutfalli Gauss-geisla og hringlaga geisla sé lykilþáttur til að stjórna myndun og örbyggingu innri kolefnis, og þannig hámarka vélræna eiginleika suðunnar. Í leiðniaðferð veitir hringlaga geisli með aflshlutfall upp á 0,2 besta suðustyrkinn (71% samskeytanýtni). Í götunaraðferð framleiðir Gauss-geislinn meiri suðudýpt og hærra hlutfall, en suðustyrkurinn er verulega minnkaður. Hringlaga geislinn með aflshlutfall upp á 0,5 hefur veruleg áhrif á fínpússun stálhliðarkorna í suðusamskeytinu. Þetta er vegna lægri hámarkshita hringlaga geislans sem leiðir til hraðari kælingarhraða, og áhrifa vaxtarhamlandi áhrifa flutnings ál-leystra efna í átt að efri hluta suðusamsins á kornabyggingu. Sterk fylgni er milli örhörku Vickers og spár Thermo Calc um rúmmálshlutfall fasa. Því hærra sem rúmmálshlutfall Fe4Al13 er, því meiri er örhörkan.
Birtingartími: 25. janúar 2024
