Ձուլված ալյումին-մագնեզիումի համաձուլվածքներ: Թեթև Ուժ

1. Գործադիր ամփոփագիր

«Ձուլված ալյումին-մագնեզիում»-ը վերաբերում է երկու փոխկապակցված, բայց տարբեր ինժեներական ընտանիքներին:

(Էունք) բարձր Mg ձուլածո Al–Mg համաձուլվածքներ (Mg-ի մեծամասնության համաձուլվածք՝ առավելագույնի հասցնելու կոռոզիոն դիմադրությունը և հատուկ ուժը ծովային/քաշի համար կարևոր մասերի համար) և (Բոց) Al–Si–Mg ձուլման համաձուլվածքներ (Al–Si հիմք՝ համեստ Mg հավելումներով, որն օգտագործվում է տարիքային կարծրացման և ամրության համար).

Al-Mg ձուլածո համաձուլվածքներն ապահովում են գերազանց կոռոզիոն դիմադրություն (Հատկապես քլորիդային միջավայրում), գրավիչ ուժ-քաշ և լավ ամրություն, բայց դրանք առաջացնում են ձուլման և հալեցման հետ կապված դժվարություններ, քանի որ Mg-ը հեշտությամբ օքսիդանում է և կարող է խթանել ծակոտկենությունը, եթե գործընթացի կարգապահությունը թույլ է:.

Al-Mg ձուլածո համաձուլվածքների մեծամասնությունը ուժեղ տեղումներ-կարծրացնող չեն. ամրացումը տեղի է ունենում հիմնականում պինդ լուծույթի միջոցով:, միկրոկառուցվածքի վերահսկում և ջերմամեխանիկական մշակում, այլ ոչ թե սովորական T6 երթուղիներ, որոնք օգտագործվում են Al-Si-Mg համաձուլվածքների համար.

2. Ինչ նկատի ունենք «ձուլված Ալ-Մգ» ասելով՝ ընտանիքներ և ընդհանուր գնահատականներ

Ձուլված Al-Mg համաձուլվածքների երկու գործնական կատեգորիաներ բազմիցս հայտնվում են արդյունաբերության մեջ:

• Կատեգորիա A - ձուլածո համաձուլվածքներ բարձր Mg պարունակությամբ (Ալ–Մգ ընտանիք): համաձուլվածքներ, որոնցում Mg-ի պարունակությունը բավականաչափ բարձր է՝ կոռոզիոն վարքագծի և հատուկ խտության/ուժի գերակայության համար.
  Գրականության և խանութի պրակտիկայում այս դասը սովորաբար նշում է Mg-ում 3-6 wt% տիրույթ փոքր Si հավելումներով (≈0,5–1,0 %) երբ անհրաժեշտ է ավելի լավ ձուլման հնարավորություն. Դրանք օգտագործվում են կոռոզիոն դիմադրության դեպքում / թեթև քաշը առաջնային է.
• Կատեգորիա B — Al–Si–Mg ձուլման համաձուլվածքներ (Al–Si–Mg ընտանիք): գրեթե էվեկտիկական Al–Si հիմքով ձուլված համաձուլվածքներ (Si ≈ 7–12 wt%) որոնք ներառում են համեստ Mg (≈0.2–0.8 wt%) թույլ տալ արհեստական ​​ծերացումը (Mg2Si տեղումներ) և ավելի բարձր ամրություն T- տիպի ծերացումից հետո (T6).
  Օրինակները ներառում են արդյունաբերության աշխատանքային ձիերի համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են A356-ը (Ալ–Սի–Մգ) — դրանք երբեմն կոչվում են «Ալ-Մգ պարունակող ձուլվածքներ» (բայց հիմնականում Al–Si համաձուլվածքներ են Mg-ով որպես ամրացնող տարր).

Գործնականում դուք կընտրեք A կատեգորիա, երբ կոռոզիոն դիմադրություն է (ծովային, քիմիական շփում) իսկ ցածր խտությունը գերակշռում են; ընտրեք Բ կատեգորիա, երբ ձուլման հնարավորությունը, Պահանջվում է ծավալային կայունություն և ջերմամշակելի ուժ.

3. Բնորոշ քիմիական բաղադրություններ

Սեղան: Բնորոշ կազմի միջակայքերը (Engineering արտարագիտական ​​ուղեցույց)

Նշումներ

• Վերոնշյալ միջակայքերը գործնական ինժեներական պատուհաններ են. ճշգրիտ բնութագրերը պետք է հղում կատարեն ստանդարտների նշանակմանը (ASTM/EN) կամ մատակարարի վկայականը.
• Բարձր Mg ձուլածո համաձուլվածքները մոտենում են դարբնոցային 5xxx համաձուլվածքների բաղադրության շրջանին, բայց նախագծված են ձուլման համար (կեղտոտության վերահսկման և ամրացման տարբեր վարքագիծ).

4. Միկրոկառուցվածք և փուլային քիմիա. ինչը վերահսկում է կատարումը

Առաջնային միկրոկառուցվածքային խաղացողներ

• α-Al մատրիցա (դեմքի կենտրոնացված խորանարդ): առաջնային կրող փուլ բոլոր Al համաձուլվածքներում.
• Mg պինդ լուծույթում: Mg ատոմները լուծվում են α-Al-ում; չափավոր կոնցենտրացիաների դեպքում նրանք ամրացնում են մատրիցը պինդ լուծույթով ամրացնելով.
• Intermetallics / երկրորդ փուլերը:

• • Mg-ով հարուստ միջմետաղներ (Al3Mg2/β): կարող է ձևավորվել Mg-ի բարձր մակարդակներում և միջդենդրիտային շրջաններում; դրանց մորֆոլոգիան և բաշխումը վերահսկում են բարձր ջերմաստիճանի կայունությունը և կոռոզիոն վարքը.
  • Mg₂si (Al–Si–Mg համաձուլվածքներում): ձևավորվում է ծերացման ընթացքում և հանդիսանում է Al-Si-Mg ընտանիքում տեղումների կարծրացման հիմնական փուլը.
  • Fe կրող փուլեր: Fe կեղտերը առաջացնում են փխրուն միջմետաղներ (Al₅FeSi, Եվ այլն) որոնք նվազեցնում են ճկունությունը և կարող են խթանել տեղայնացված կոռոզիան; Mn-ը հաճախ ավելացվում է փոքր քանակությամբ՝ Fe փուլերը փոփոխելու համար.

Պինդացման բնութագրերը

• Բարձր Mg համաձուլվածքներ հակված են ունենալ համեմատաբար պարզ α + միջմետաղական պնդացման ուղին, բայց կարող է ցույց տալ տարանջատում, եթե սառեցումը դանդաղ է; արագ սառեցումը բարելավում է կառուցվածքը, բայց մեծացնում է ծակոտկենության վտանգը, եթե կերակրումը անբավարար է.
• Al–Si–Mg համաձուլվածքներ ամրապնդել առաջնային α-ով, որին հաջորդում է էվեկտիկական α-ը + Մի քանազոր; Mg-ն մասնակցում է հետագա ռեակցիաներին (Mg₂si) եթե Mg-ի պարունակությունը բավարար է.

Միկրոկառուցվածք → հատկությունների հղում

• Տուգանք, հավասարաչափ բաշխված երկրորդ փուլերը տալ ավելի լավ կոշտություն և խուսափել փխրուն պահվածքից.
• Կոպիտ միջմետաղներ կամ տարանջատում քայքայել հոգնածությունը, ճկունություն և կոռոզիայից կատարողականություն. Վերահսկում հալման պրակտիկայի միջոցով, Հացահատիկի զտիչներն ու սառեցման արագությունը շատ կարևոր են.

5. Հիմնական կատարողական բնութագրերը

Մեխանիկական հատկություններ (Տիպիկ ինժեներական միջակայքեր — ձուլված վիճակ)

Արժեքները տարբերվում են ըստ խառնուրդի, Բաժնի չափը, ձուլման գործընթացը և ջերմային բուժումը. Օգտագործեք մատակարարի տվյալները դիզայնի համար կարևոր թվերի համար.

• Խտություն (բնորոշ): À2.66– 2,73 գ·սմ⁻3 Al–Mg ձուլածո համաձուլվածքների համար (չնչին աճ՝ մաքուր Al-ի նկատմամբ ~ 2,70).
• Առաձգական ուժ (որպես-դերասան):

• • Բարձր Mg ձուլածո համաձուլվածքներ: ~150–260 ՄՊա (կախված Mg պարունակությունից, հատվածի հաստությունը և ավարտը).
  • Ալ–Սի–Մգ (դարակ + T6): ~240–320 ՄՊա (T6 տարիքի A356-ը գտնվում է վերևի վերջում).

• Բերք տալ ուժ: կոպիտ 0.5–0,8 × UTS որպես ուղեցույց.
• Երկարացում:5-15% կախված համաձուլվածքից և վերամշակումից՝ բարձր Mg ձուլվածքները սովորաբար լավ ճկունություն են ցուցաբերում (միաֆազ միտում), Al–Si-ն կոպիտ Si-ով ցույց կտա ավելի ցածր երկարացում, եթե չփոփոխվի.
• Հոգնածություն և կոտրվածքների ամրություն: լավ է, երբ միկրոկառուցվածքը ձայնային է և ցածր ծակոտկենություն; հոգնածության կատարումը զգայուն է ձուլման թերությունների նկատմամբ.

Կոռոզիոն դիմադրություն

• Բարձր Mg ձուլածո համաձուլվածքներ ցուցահանդես Գերազանց ընդհանուր կոռոզիոն դիմադրություն, հատկապես ծովային և ալկալային միջավայրերում — Mg-ն բարձրացնում է փոսերի դիմադրությունը՝ համեմատած ստանդարտ 3xxx/6xxx Al համաձուլվածքների հետ։.
• Քլորիդով հարուստ միջավայրերի համար, Al–Mg համաձուլվածքները հաճախ գերազանցում են սովորական Al համաձուլվածքներին, բայց դեռևս զիջում են չժանգոտվող պողպատներին և պահանջում են մակերեսի պաշտպանություն ծանր դեպքերում։.

Ջերմային հատկություններ

• Al-Mg համաձուլվածքների ջերմային հաղորդունակությունը մնում է բարձր (≈ 120-180 W·m-1·K-1 կախված համաձուլվածքից և միկրոկառուցվածքից), դրանք հարմարեցնելով ջերմային պատյանների և ջերմություն ցրող մասերի համար.

ԱՐՏԱԴՐՈՒՄ & զոդում

• Ձուլման մեթոդներ: Ավազի ձուլում, Մշտական ​​բորբոս, ձգողականության ձուլում և որոշ բարձր ճնշման ձուլում (զգույշ հոսքով) օգտագործվում են.
• Եռակցման հնարավորություն: Al–Mg համաձուլվածքները սովորաբար եռակցվում են (GTAW, GMAW), բայց ձուլված հատվածների եռակցումը պահանջում է ուշադրություն ծակոտկենության և հետեռակցման կոռոզիայի նկատմամբ (օգտագործեք համապատասխան լցանյութի համաձուլվածքներ և մաքրում հետո եռակցումից).
• Մեքենայություններ: արդար; գործիքի ընտրություն և արագություններ՝ ճշգրտված ալյումինե համաձուլվածքների համար.

6. Ջերմային մշակում և ջերմամշակում

Որ համաձուլվածքներն են արձագանքում ջերմային բուժմանը?

• Al–Si–Mg ձուլածո համաձուլվածքներ (Կատեգորիա B) են He երմամեկուսելի (տարիքային կարծրացում): լուծում բուժում → մարել → արհեստական ​​ծերացում (T6) արտադրում է ուժի զգալի աճ Mg2Si տեղումների միջոցով.
  Տիպիկ T6 ժամանակացույցեր A356/A357-ի համար: լուծում ~495 °C, տարիքը 160–180 °C ջերմաստիճանում մի քանի ժամով (հետևեք մատակարարի ուղեցույցին).
• Բարձր Mg ձուլածո Al-Mg համաձուլվածքներ (Կատեգորիա Ա) են ընդհանուր առմամբ ոչ տեղումներ-կարծրանում են նույն աստիճանի: Mg-ը պինդ լուծույթով ուժեղացուցիչ է, և շատ մագնիոզով պարունակող կոմպոզիցիաներ կարծրանում են հիմնականում լարումով ծերացման կամ սառը մշակման արդյունքում, այլ ոչ թե սովորական T6 ծերացման միջոցով:.
  Ձուլված բարձր Mg համաձուլվածքների ջերմային բուժումը կենտրոնանում է:

• • Համասեռացում նվազեցնել քիմիական տարանջատումը (ցածր ջերմաստիճանի ներծծում լուծված նյութը վերաբաշխելու համար).
  • Սթրեսից ազատվող անալիզ ձուլման սթրեսները հեռացնելու համար (բնորոշ ջերմաստիճաններ: համեստ հալումներ 300–400 °C - ճշգրիտ ցիկլերը կախված են համաձուլվածքից և հատվածից).
  • Լուծման զգույշ բուժում: ընտրովի օգտագործվում է ձուլման Al-Mg տարբերակների համար, բայց կարող է նպաստել անցանկալի միջմետաղային կոշտացմանը. խորհրդակցեք համաձուլվածքի տվյալների թերթիկների հետ.

Գործնական ջերմային բուժման ուղեցույց

• Համար Al–Si–Mg ձուլվածքներ նախատեսված է ուժի համար, պլանավորել համար լուծում + հանգցնել + ծերություն (T6) և ձևավորել հատվածների չափսերով, որոնք արդյունավետորեն մարում են.
• Համար բարձր Mg ձուլվածքներ, առանձնացնել միատարրացում և սթրեսից ազատում միկրոկառուցվածքի և ծավալային կայունության կայունացման ցիկլեր; Մի ակնկալեք մեծ տարիքային կարծրացումներ.

7. Ձուլման պրակտիկա և մշակման նկատառումներ

Հալման և հալման պաշտպանություն

• Մագնեզիումի հսկողություն: Mg-ը հեշտությամբ օքսիդանում է MgO-ի. Օգտագործեք պաշտպանիչ ծածկույթի հոսքեր (աղի հոսք), վերահսկվող գերտաքացում, և նվազագույնի հասցնել կեղտի ձևավորումը.
• Հալեցման ջերմաստիճանը: պահել ընտրված համաձուլվածքի համար առաջարկվող տիրույթներում; ավելորդ գերտաքացումը մեծացնում է այրման կորուստները և օքսիդի ձևավորումը.
• Գազազերծում և զտում: հեռացնել ջրածինը և օքսիդները (պտտվող գազազերծում, կերամիկական փրփուր ֆիլտրեր) նվազեցնել ծակոտկենությունը և բարելավել մեխանիկական/կոռոզիոն կատարողականությունը.

Ձուլման մեթոդներ

• Ավազի ձուլում & մշտական-բորբոս: տարածված է բարձր Mg համաձուլվածքների և ավելի մեծ մասերի համար.
• Ձգողականության մեռնում է ձուլում / Low ածր ճնշման ձուլում: արտադրում է ավելի լավ միկրոկառուցվածք և մակերեսի ավարտ; հարմար է կառուցվածքային մասերի համար.
• Բարձր ճնշման մեռնելու ձուլում: օգտագործվում է հիմնականում Al–Si հիմքով համաձուլվածքների համար; զգուշություն Mg-ի բարձր պարունակության դեպքում Mg օքսիդացման և գազի ծակոտկենության պատճառով.

Ընդհանուր թերություններ & մեղմացում

• Ծակոտկենություն (գազ / նեղացում): մեղմվում է գազազերծմամբ, ֆիլտրում, դարպասների և վերելակների պատշաճ ձևավորում, և վերահսկելով պնդացման արագությունը.
• Օքսիդ/բիֆիլմի թերություններ: վերահսկել հորդառատ տուրբուլենտությունը և օգտագործել ֆիլտրում.
• Տաք արցունք: կառավարել դիզայնի միջոցով (խուսափել հատվածի կտրուկ փոփոխություններից) և վերահսկել կերակրման/պնդացումը.

8. Ձուլված ալյումին-մագնեզիումի համաձուլվածքների բնորոշ կիրառությունները

Cast ալյումին- Մագնեզիումի համաձուլվածքները կարևոր միջին դիրք են զբաղեցնում թեթև մետաղների ճարտարագիտության մեջ: դրանք միավորում են ավելի ցածր խտություն և բարելավված կոռոզիոն դիմադրություն՝ համեմատած շատ ալյումինե համաձուլվածքների հետ՝ ընդունելի ձուլման և լավ ամրությամբ.

Ծովային եւ օֆշորային սարքավորումներ

• Պոմպային տներ, փականների մարմիններ և շարժիչներ քաղցրահամ/աղի ջրի սպասարկման համար
• Տախտակամած կցամասեր, սպասարկման փակագծեր, երեսպատումներ և ծածկոցներ ցողման/ցողման գոտիներում
• Խողովակների կցամասեր, կոնդենսատորի պատյաններ և սպասարկման խցիկներ

Ավտոմեքենաներ և տրանսպորտ

• Կառուցվածքային փակագծեր և ենթաշրջանակներ (ցածր զանգվածային հատվածներ)
• Մարմին սպիտակ բաղադրիչներով, ներքին կառուցվածքային պատյաններ և պատյաններ
• Ջերմային էլեկտրոնիկայի պատյաններ և կրող թիթեղներ (EV-ներում)

Պոմպեր, փականներ և հեղուկների մշակման սարքավորումներ (արդյունաբերություն)

• Քիմիական և ջրային բեռնաթափման համար պոմպերի պատյաններ և փոսիկներ
• Փական մարմիններ, նստատեղերի պատյաններ և շարժիչների պատյաններ

Ջերմության ցրման և էլեկտրոնիկայի պատյաններ

• Էլեկտրոնային տներ, ջերմային տարածիչներ և շարժիչի կարգավորիչի խցիկներ (EV քարշակ/ինվերտորներ)
• Ջերմային լվացարաններ, որտեղ ջերմային հաղորդունակությունը և ցածր զանգվածը կարևոր են

Օդատիենտ (ոչ առաջնային կառույցներ և երկրորդական բաղադրիչներ)

• Ներքին փակագծեր, տներ, ավիոնիկայի խցիկներ, ոչ առաջնային կառուցվածքային վահանակներ և երեսպատումներ

Սպառող & Սպորտային ապրանքներ, էլեկտրոնիկա

• Թեթև շրջանակներ, պաշտպանիչ պատյաններ, շարժական սարքերի պատյաններ, հեծանիվների բաղադրիչներ (ոչ կրիտիկական), Խցիկի մարմիններ

Արդյունաբերական մեքենաներ և HVAC բաղադրիչներ

• Օդափոխիչի պատյաններ, փչակի պատյաններ, ջերմափոխանակիչի ծայրային գլխարկներ, թեթև պոմպի ծածկոցներ

Մասնագիտացված հավելվածներ

• Կրիոգեն սարքավորումներ (որտեղ ցածր զանգվածը ձեռնտու է, բայց համաձուլվածքները պետք է որակավորված լինեն ցածր ջերմաստիճանի դիմացկունության համար)
• Օֆշորային գործիքավորման պատյաններ, ստորջրյա մակերեսային բաղադրիչներ (համապատասխան պաշտպանությամբ)

9. Առավելությունները և թերությունները

Ձուլված ալյումին-մագնեզիումի համաձուլվածքների առավելությունները

• Գերադասելի կոռոզիոն դիմադրություն (Հատկապես ծովային միջավայրում)
• Ցածր խտություն և բարձր հատուկ ուժ քաշի համար կարևոր կիրառությունների համար
• Գերազանց գազի խստություն ճնշման անոթների և կնքված համակարգերի համար
• Լավ մշակելիություն՝ ճշգրիտ հարդարման համար

Ձուլված ալյումին-մագնեզիումի համաձուլվածքների թերությունները

• Ձուլման վատ կատարողականություն՝ բարձր տաք պատռվելու միտումով և ցածր հեղուկությամբ
• Պաշտպանիչ մթնոլորտ պահանջող օքսիդացման ռիսկը և խարամի ընդգրկումը
• Արտադրության ավելի բարձր ծախսեր գործընթացի բարդության և նյութական հավելավճարների պատճառով
• Սահմանափակ կիրառման շրջանակը սահմանափակված է բարձրարժեք ոլորտներով

10. Համեմատական ​​վերլուծություն: Cast Al–Mg vs. Մրցակցող համաձուլվածքներ

Ստորև բերված աղյուսակը համեմատում է դարակ ալյումին- մագնեզիումի համաձուլվածքներ (Cast Al–Mg) սովորաբար մրցակցող ձուլման նյութերով, որոնք օգտագործվում են թեթև և կոռոզիոն զգայուն կիրառություններում.

Համեմատությունը կենտրոնանում է ինժեներական որոշման հիմնական չափանիշները այլ ոչ թե միայն անվանական նյութական հատկությունները, նյութի գործնական ընտրության հնարավորություն.

Նյութի ընտրության ամփոփում

Ընտրել ձուլված ալյումին-մագնեզիումի համաձուլվածքներ երբ թեթև քաշ, Կոռոզիոն դիմադրություն, և ողջամիտ ուժ պահանջվում են չափավոր ջերմաստիճաններում.

Ծայրահեղ միջավայրերի համար (Բարձր ջերմաստիճան, ճնշում, կամ ագրեսիվ քիմիական նյութեր), Չժանգոտվող պողպատ գերադաս է մնում, մինչդեռ Al–Si համաձուլվածքներ գերակշռել, երբ ձուլման բարդ երկրաչափություն և ծախսարդյունավետություն գերագույն են.

11. Եզրակացություններ՝ գործնական ինժեներական ձեռնարկներ

• Ձուլված Al–Mg համաձուլվածքներ ապահովել ցածր խտության գերազանց համադրություն, կոռոզիոն դիմադրություն և համապատասխան ամրություն շատ կառուցվածքային կիրառությունների համար, բայց դրանք այդպես են ոչ մի նյութ; տարբերել բարձր Mg ձուլման ընտանիքները Al-Si-Mg ջերմամշակման ձուլման ընտանիքներից.
• Գործընթացի կարգապահությունը կարևոր է: հալեցման պաշտպանություն, գազազերծումը և ֆիլտրացումը կարևոր են մեխանիկական և կոռոզիոն ակնկալվող արդյունավետությանը հասնելու համար.
• Ջերմային մշակումը տարբերվում է: Al–Si-Mg ձուլածո համաձուլվածքները լավ են արձագանքում լուծույթին + ծերություն (T6) և մատուցել ավելի բարձր ուժեր; բարձր Mg ձուլածո համաձուլվածքները ավելի քիչ են ստանում սովորական ծերացումից և ավելի շատ կախված են միկրոկառուցվածքի վերահսկումից և մեխանիկական մշակումից.
• Դիզայն ձուլման համար: հսկիչ հատվածի հաստությունը, սնուցում և փակում` ձուլման ընդհանուր թերություններից խուսափելու համար, որոնք առավել բացասաբար են ազդում հոգնածության և կոռոզիայի վրա.