Корычны алюминийга тоташтырганда, тоташтыру процессында Fe һәм Al атомнары арасындагы реакция ватык металлара кушылмалар (МММ) барлыкка китерә. Бу МММларның булуы тоташуның механик ныклыгын чикли, шуңа күрә бу кушылмаларның күләмен контрольдә тоту кирәк. МММларның барлыкка килү сәбәбе - Feның Alда эрүчәнлеге начар. Әгәр ул билгеле бер күләмнән артып китсә, ул эретүнең механик үзлекләренә тәэсир итәргә мөмкин. МММларның катылык, чикләнгән сыгылучанлык һәм ныклык, шулай ук морфологик үзенчәлекләр кебек уникаль үзлекләре бар. Тикшеренүләр күрсәткәнчә, башка МММлар белән чагыштырганда, Fe2Al5 МММ катламы иң ватык дип санала (11.8± 1,8 ГПа) IMC фазасында, һәм шулай ук эретеп ябыштыру җитешсезлеге аркасында механик үзлекләрнең кимүенең төп сәбәбе булып тора. Бу мәкаләдә көйләнергә мөмкин боҗра режимындагы лазер ярдәмендә IF корычын һәм 1050 алюминийын дистанцион лазер белән эретеп ябыштыру процессы тикшерелә, һәм лазер нуры формасының интерметалл кушылмалар барлыкка килүенә һәм механик үзлекләргә йогынтысы тирәнтен тикшерелә. Үзәк/боҗра көч нисбәтен көйләү юлы белән, үткәрүчәнлек режимында үзәк/боҗра көч нисбәте 0,2 булса, эретеп ябыштыру өслеге мәйданын яхшырак арттырырга һәм Fe2Al5 IMC калынлыгын сизелерлек киметергә, шуның белән тоташуның кисү ныклыгын яхшыртырга мөмкин икәнлеге ачыкланды.
Бу мәкаләдә IF корыч һәм 1050 алюминийны дистанцион лазер белән эретеп ябыштыру вакытында металлик кушылмалар барлыкка килүенә һәм механик үзлекләргә көйләнергә мөмкин боҗра режимындагы лазерның йогынтысы турында сөйләнә. Тикшеренү нәтиҗәләре күрсәткәнчә, үткәрүчәнлек режимында үзәк/боҗра көч нисбәте 0,2 зуррак эретеп ябыштыру өслеге мәйданын тәэмин итә, бу 97,6 Н/мм2 максималь кисү ныклыгы белән чагыла (тоташу нәтиҗәлелеге 71%). Моннан тыш, көч нисбәте 1 дән зуррак булган Гаусс нурлары белән чагыштырганда, бу Fe2Al5 металлик кушылмасының (IMC) калынлыгын 62% ка, ә гомуми IMC калынлыгын 40% ка сизелерлек киметә. Перфорация режимында, үткәрүчәнлек режимы белән чагыштырганда, ярыклар һәм түбәнрәк кисү ныклыгы күзәтелде. Шунысын да билгеләп үтәргә кирәк, үзәк/боҗра көч нисбәте 0,5 булганда, эретеп ябыштыру җөйендә бөртекләрнең сизелерлек яхшыруы күзәтелде.
r=0 булганда, бары тик цикл көче генә барлыкка килә, ә r=1 булганда, үзәк көче генә барлыкка килә.
Гаусс нуры һәм боҗрасыман нур арасындагы көч нисбәте r схемасы
(а) Эретеп ябыштыру җайланмасы; (б) Эретеп ябыштыру профиленең тирәнлеге һәм киңлеге; (в) Үрнәк һәм җайланма көйләүләрен күрсәтүче схема.
MC сынауы: Гаусс балкасы очрагында гына, эретеп ябыштыру җөеме башта сай үткәрүчәнлек режимында була (ID 1 һәм 2), аннары өлешчә үтеп керүче лока режимына күчә (ID 3-5), ачык ярыклар барлыкка килә. Боҗра көче 0 дән 1000 Вт ка кадәр артканда, ID 7 да ачык ярыклар юк иде һәм тимер белән баету тирәнлеге чагыштырмача аз булды. Боҗра көче 2000 һәм 2500 Вт ка кадәр артканда (ID 9 һәм 10), бай тимер зонасының тирәнлеге арта. 2500 Вт боҗра көчендә (ID 10) артык ярылу.
MR тесты: Үзәк көче 500 һәм 1000 Вт арасында булганда (ID 11 һәм 12), эретеп ябыштыру җөеме үткәрүчәнлек режимында була; ID 12 һәм ID 7 белән чагыштырганда, гомуми куәт (6000 Вт) бер үк булса да, ID 7 йозак тишек режимын куллана. Бу доминант элмәк характеристикасы аркасында ID 12 дә куәт тыгызлыгының сизелерлек кимүе белән бәйле (r=0.2). Гомуми куәт 7500 Вт га җиткәч (ID 15), тулы үтеп керү режимына ирешергә мөмкин, һәм ID 7 дә кулланылган 6000 Вт белән чагыштырганда, тулы үтеп керү режимының көче сизелерлек арта.
Интеграль схема сынауы: 1500 Вт үзәк көчендә һәм 3000 Вт һәм 3500 Вт боҗра көчендә үткәрүчән режимга (ID 16 һәм 17) ирешелде. Үзәк көч 3000 Вт булганда һәм боҗра көч 1500 Вт һәм 2500 Вт арасында булганда (ID 19-20), бай тимер һәм бай алюминий арасындагы чиктә ачык ярыклар барлыкка килә, бу җирле үтеп керүче кечкенә тишекләр үрнәген барлыкка китерә. Боҗра көч 3000 һәм 3500 Вт булганда (ID 21 һәм 22), тулы үтеп керүче ачкыч тишеге режимына ирешелә.
Оптик микроскоп астында һәрбер эретеп ябыштыру идентификациясенең типик кисемтә рәсемнәре
4 нче рәсем. (а) Эретеп ябыштыру сынауларында чик тарту ныклыгы (UTS) һәм көч нисбәте арасындагы бәйләнеш; (б) Барлык эретеп ябыштыру сынауларының гомуми көче.
5 нче рәсем. (а) Аспектлар нисбәте һәм UTS арасындагы бәйләнеш; (б) Киңәйтү һәм үтеп керү тирәнлеге һәм UTS арасындагы бәйләнеш; (в) Барлык эретеп ябыштыру сынаулары өчен көч тыгызлыгы
6 нчы рәсем. (ac) Виккерс микрокатылык чокырының контур картасы; (df) Үткәрү режимында эретеп ябыштыру өчен тиешле SEM-EDS химик спектрлары; (g) Корыч һәм алюминий арасындагы чикнең схемасы; (h) Үткәрү режимында эретеп ябыштыруларның Fe2Al5 һәм гомуми IMC калынлыгы
7 нче рәсем. (ac) Виккерс микрокатылык чокырының контур картасы; (df) Түбәндәге җирле үтеп керү перфорациясе режимында эретеп ябыштыру өчен тиешле SEM-EDS химик спектры
8 нче рәсем. (ac) Виккерс микрокатылык чокырының контур картасы; (df) Тулы үтеп керү перфорациясе режимында эретеп ябыштыру өчен тиешле SEM-EDS химик спектры
9 нчы рәсем. EBSD графигы тулы үтеп керү перфорациясе режимындагы сынауда тимергә бай өлкәнең (өске пластина) бөртек зурлыгын күрсәтә һәм бөртек зурлыгы бүленешен санлаштыра.
10 нчы рәсем. Бай тимер һәм бай алюминий арасындагы чикнең SEM-EDS спектрлары
Бу тикшеренүдә IF корыч-1050 алюминий эретмәсеннән төрле түгәрәк эретеп ябыштырылган тоташуларда IMC формалашуына, микроструктурасына һәм механик үзлекләренә ARM лазерының йогынтысы тикшерелде. Тикшеренүдә өч эретеп ябыштыру режимы (үткәрү режимы, җирле үтеп керү режимы һәм тулы үтеп керү режимы) һәм сайланган өч лазер нуры формасы (Гаусс нуры, боҗра нуры һәм Гаусс боҗра нуры) каралды. Тикшеренү нәтиҗәләре күрсәткәнчә, Гаусс нуры һәм боҗра нурының тиешле көч нисбәтен сайлау эчке модаль углеродның формалашуын һәм микроструктурасын контрольдә тоту өчен төп параметр булып тора, шуның белән эретеп ябыштыруның механик үзлекләрен максимальләштерә. Үткәрү режимында, көч нисбәте 0,2 булган түгәрәк нур иң яхшы эретеп ябыштыру ныклыгын тәэмин итә (71% тоташу нәтиҗәлелеге). Перфорация режимында Гаусс нуры зуррак эретеп ябыштыру тирәнлеге һәм югарырак аспект нисбәте бирә, ләкин эретеп ябыштыру интенсивлыгы сизелерлек кими. 0,5 көч нисбәте булган боҗра нуры эретеп ябыштыру җөйендәге корыч ян бөртекләренең эшкәртелүенә сизелерлек йогынты ясый. Бу боҗрасыман балканың түбәнрәк пик температурасы суыту тизлеген арттыра, һәм Al эретелгән матдәләрнең эретелгән җепнең өске өлешенә күчүенең бөртек структурасына үсешне чикләү йогынтысы белән бәйле. Викерс микрокатылыгы һәм Thermo Calc'ның фаза күләме проценты фаразы арасында көчле корреляция бар. Fe4Al13 күләм проценты ни кадәр зуррак булса, микрокатылык шулкадәр югарырак була.
Бастырып чыгару вакыты: 2024 елның 25 гыйнвары
