Пластичность алюминия: Свойства алюминия — ПЕРЕПЛАВ.РУ

Свойства алюминия — ПЕРЕПЛАВ.РУ

Сферы использования алюминия.

Алюминий —  химический элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода ПСХИ  Менделеева Д. И., с атомным номером 13. Обозначается символом AL (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния).

Простое вещество алюминий — лёгкий, немагнитящийся металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся ковке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкость к коррозии обуславливается образованием оксидной плёнки на поверхности, защищающей  от дальнейшего воздействия агрессивной среды.

Физические свойства алюминия. Плотность — 2,7 г/см³, температура плавления   —  порядка 658-660 °C, удельная теплота плавления — 390 кДж/кг, температура кипения — 2500 °C, удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг, временное сопротивление литого алюминия — 10…12 кг/мм², деформируемого — 18…25 кг/мм², сплавов — 38…42 кг/мм².

Твёрдость по Бринеллю — 24…32 кгс/мм², высокая пластичность: технический алюминий — 35 %, чистый алюминий — 50 %, прокатывается в фольгу. Модуль Юнга — 70 ГПа. электропроводность — 0,0265 мкОм·м, теплопроводность — 1,24×10−3 Вт/(м·К), обладает высокой светоотражательной способностью.температурный коэффициент линейного расширения 24,58×10−6 К−1 (20…200 °C). Образует сплавы практически со всеми прочими металлами.

Впервые алюминий был выделен как самостоятельное вещество в Европе Гансом Эрстедом в 1825 году. Современный метод, основанный на получении алюминия электролизом глинозема, растворённого в расплавленном криолите, положил начало широчайшей сфере применения алюминия в нашей жизни

 Физические и химические свойства объясняют огромное значение алюминия в мировой экономике. Без него аэрокосмическая индустрия никогда не получила бы развития. Алюминий и сплавы на его основе необходимы для производства автомобилей, в машиностроении, микроэлектронике, да наверно вообще во всех отраслях промышленности.

Самые разные виды продуктов из алюминия используются в современном строительстве. Алюминий практически вытеснил медь в качестве проводников и кабелей для высоковольтных линий ЛЭП. Половина кухонной посуды, продаваемой каждый год во всем мире, сделана именно из алюминия и его сплавов. Производство современных зеркал немыслимо без алюминиевой пудры. В производстве строительных материалов используется как газообразующий агент. Без алюминиевых банок для напитков уже невозможно представить ни одну витрину магазина, или аптеку без лекарств, упакованных в алюминиевую фольгу. А как хорошо попросту запечь мясо или рыбу в духовом шкафу, и все это не получится без алюминиевой фольги!

Как компонент используется в стекловарении, его соединения используются в качестве высокоэффективного горючего в ракетных топливах; в алюминиевых бронзах основные компоненты — медь и алюминий. В магниевых сплавах в качестве добавки чаще всего используется алюминий. Для изготовления спиралей в электронагревательных приборах используют (наряду с другими сплавами) фехраль (Fe, Cr, Al).

Еще один пример — Алюминий зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е173.

 

Если мир без алюминия представляется не самым уютным местом, то мир, в котором алюминий есть, открывает нам самые разные возможности.

 

Наша компания осуществляет производство и поставку на внешний и внутренний рынки сплавов алюминиевых литейных, деформируемых, алюминий технической чистоты (технический алюминий), алюминий для раскисления (раскислители) различных марок.

Цены на алюминий и его сплавы, а так же способы доставки алюминия можно уточнить, связавшись с нами по телефону или электронной почте.

 

Встретившись с потребностью в алюминии или сплавах алюминия Вы можете задать в поиске «купим чушку» или «купим сплав алюминия», знайте, что в случае с «куплю чушку» лучше обратиться к нам, как специалистам в области производства и поставок. Мы сможем помочь Вам подобрать интересующий Вас сплав в соответствии с потребностями и совместно скоординируем форму выпуска, сроки и период поставки.  

Механические свойства алюминия в зависимости от примесей.

Механические свойства алюминия зависят от степени чистоты, вида и режимов его обработки, температуры и других факторов. С возрастанием степени чистоты прочность и твердость алюминия уменьшается, а пластичность возрастает. Модуль упругости при 20°С для металла чистотой 99,25 % составляет 69,65 ГПа, а для электролитически рафинированного алюминия чистотой 99,98 % 65,71 ГПа. С повышением температуры прочность алюминия  снижается,  а  пластичность  возрастает.

Зависимость механических свойств алюминия от степени его чистоты

Механические свойства	Степень чистоты алюминия, %
	98,0	99,0	99,5	99,996	99,0
	для литого в землю				для литого в кокиль и для отожженного	для деформированого
σв, МПа	88,3	83,3	73,5	49,0	88. 3	137.3
δ, %	12,5	20,0	29,0	45,0	30	19
HB	274,6	245,2	284,4	137,3	245,2	313,8

Влияние температуры на механические свойства отожженной алюминиевой проволоки (0,20 % Si, 0,15 % Fe, следы меди)

Механические свойства	Температура, °С
	20	100	200	300	400	500	600	625
σв, МПа	74,4	65,3	55,0	37,3	28,4	21,3	12,2	8,3
δ, %	42,0	42,0	42,6	44,0	44,7	43,3	41,1	36,0
φ, %	94,2	94,8	95,1	96,5	98,1	99,0	99,4	99,7

При температуре вблизи точки плавления механические свойства загрязненного алюминия могут резко ухудшиться из-за ослабления границ зерен и межкристаллитного разрушения.

Температура резкого разупрочнения у литого алюминия чистотой 99,988 % равна 654°С, а чистотой 99,998 % — 656°С.

Алюминий обладает высокой способностью к деформации; его пластичность возрастает с повышением чистоты. Алюминий чистотой 99,995 % можно подвергнуть очень большим вытяжкам, например с диаметра 80 до диаметра 0,1 мм.

При увеличении степени деформации прочность алюминия увеличивается, а удлинение уменьшается

Механические свойства	Степень деформации, %
	0	33	83
σв, МПа	53,9	89,2	119,6
δ, %	51,9	11,9	6,9

Легирование алюминия высокой степени чистоты повышает его прочность, но понижает его пластичность как при комнатной, так и при пониженных температурах . Например, добавление 0,5 % Fe к алюминию чистотой 99,99 % приводит к повышению σ_в с 88,3 до 219,7 МПа (нагартованный металл) и с 49,0 до 99,1 МПа (отожженный алюминий).

Механические свойства листов по ГОСТ 21631-76

Марка алюминия	Обозначение сплава и состояние материала	Состояние испыты­ваемых образцов	Толщина листа, мм	Механические свойства при растяжении
				Времен­ное сопротив­ление σв, МПа (кгс/мм2)	Относи­тельное удлинение при l=11,3√F* δ, %
				Не менее
Предел текучести σв отсутствует Для испытаний на удлинение используются длинные образцы, где l — участок образца в мм, на котором определяют удлинение,а F — начальная площадь поперечного сечения в рабочей части образца в мм2
А7, А6, A5, А0, АД0, АД1. АД00, АД	А7М, А6М, А5М, А0М, АД0М, АД1М, АД00М, АДМ	Отожженные	От 0,3 до 0,5 Св. 0,5 » 0,9 » 0,9 » 10,5	60(6,0) 60(6,0) 60(6,0)	20,0 25,0 30,0
	А7Н2, А6Н2, А5Н2, А0Н2, АДОН2, АД1Н2, АД00Н2, АДН2	Полунагар- тованные	От 0,8 до 4,5	100 (10,0)	6,0
	А7Н, А6Н, А5Н, А0Н, АД0Н, АД1Н АД00H, АДН	Нагартован- ные	От 0,3 до 0,8 Св. 0,8 » 3,5 » 3,5 » 10,5	145 (15,0) 145(15,0) 130(13,0)	3,0 4,0 5,0
	А7, А6, А5, А0, АД0, АД1, АД00, АД	Без термической обработки	От 5,0 до 10,5	70 (7,0)	16,0

Свойства алюминия – aluminium-guide.

com

Физические свойства алюминия

Основные физические свойства алюминия и алюминиевых сплавов, которые являются полезными для применения:

Эти свойства алюминия представлены ниже в таблицах [1]. Они могут рассматриваться только как основание для сравнения сплавов и их состояний и не должны применяться для инженерных расчетов. Они не являются гарантированными величинами, поскольку в большинстве случаев являются осредненными значениями для изделий с различными размерами, формами и методами изготовления. Поэтому они не могут быть в точности репрезентативными для изделий любых размеров и форм.

Номинальные величины плотности популярных алюминиевых сплавов представлены для отожженного состояния (О). Различия в плотности связаны с тем, что сплавы имеют различные легирующие элементы и в разных количествах: кремний и магний легче алюминия (2,33 и 1,74 г/см³), а железо, марганец, медь и цинк – тяжелее (7,87; 7,40; 8,96 и 7,13 г/см³).

О влиянии физических свойств алюминия и, в частности, его плотности, на конструкционные характеристики алюминиевых сплавов см. здесь.

Алюминий как химический элемент

• Алюминий является третьим по распространенности – после кислорода и кремния – среди около 90 химических элементов, который обнаружены в земной коре.
• Среди элементов-металлов – он первый.
• Этот металл обладает многими полезными свойствами, физическими, механическими, технологическими – благодаря которым он широко применяется во всех сферах человеческой деятельности.
• Алюминий – это ковкий металл, который имеет серебристо-белый цвет и легко обрабатывается большинством методов обработки металлов давлением: прокаткой, волочением, экструзией (прессованием), ковкой.
• Его плотность – удельный вес – составляет около 2,70 граммов на кубический сантиметр.
• Чистый алюминий плавится при температуре 660 градусов Цельсия.
• Алюминий имеет относительно высокие коэффициенты теплопроводности и электропроводности.
• В присутствии кислорода всегда покрыт тонкой, невидимой пленкой оксида. Эта пленка является в значительной степени непроницаемой и имеет довольно высокие защитные свойства. Поэтому алюминий обычно демонстрирует стабильность и длительный срок службы при нормальных атмосферных условиях.

Комбинация свойств алюминия и его сплавов

Алюминий и его сплавы обладают уникальными комбинациями физических и других свойств. Это сделало алюминий одним из наиболее разносторонних, экономически выгодных и привлекательных конструкционных и потребительских материалов. Алюминий находит применение в очень широком диапазоне – от мягкой, очень пластичной упаковочной фольги до самых ответственных космических проектов. Алюминий по праву является вторым после стали среди многочисленных конструкционных материалов.

Низкая плотность

Алюминий – это один из самых легких промышленных конструкционных. Плотность алюминия приблизительно в три раза ниже, чем у стали или меди. Это физическое свойство обеспечивает ему высокую удельную прочность – прочность на единицу массы.

Рисунок 1.1 – Объем единицы веса алюминия в сравнении с другими металлами [3]

 

Рисунок 1.2 – Влияние легирующих элементов на
прочностные свойства, твердость,
хрупкость и пластичность [3]

Рисунок 1 – Прочность на единицу плотности алюминия в сравнении с различными металлами и сплавами [3]

Рисунок 2 – Кривые растяжения алюминия в сравнении с различными металлами и сплавами [3]

Поэтому алюминиевые сплавы широко применяют в транспортном машиностроении для увеличения грузоподъемности транспортных средств и экономии топлива.

• Паромные катамараны,
• нефтяные танкеры и
• самолеты –

вот лучшие примеры применения алюминия в транспорте.

Рисунок 3 – Плотность алюминия в зависимости от его чистоты и температуры [2]

Коррозионная стойкость

Алюминий имеет высокую коррозионную стойкость благодаря тонкому слою оксида алюминия на его поверхности. Эта оксидная пленка мгновенно образуется, как только свежая поверхность алюминия входит в контакт с воздухом (рисунок 4). Во многих случаях это свойство позволяет применение алюминия без какой-либо специальной обработки поверхности. Если требуется дополнительное защитное или декоративное покрытие, то применяют анодирование или окраску его поверхности.

Рисунок 4
а – естественное оксидное покрытие на сверхчистом алюминии;
б – коррозия алюминия чистотой 99,5 % с естественным оксидным покрытием
в коорозионно агрессивной среде [2]

Рисунок 5.1 – Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость и усталостную прочность [3]

Рисунок 5.2 – Точечная коррозия (питтинговая коррозия) алюминиевых листов
из сплава 3103 в различных коррозионных условиях [3]

Прочность

Прочностные свойства чистого алюминия являются довольно низкими (рисунок 6). Однако эти механические свойства могут возрастать очень сильно, если в алюминий добавляют легирующие элементы и, кроме того, его подвергают термическому (рисунок 6) или деформационному (рисунок 7) упрочнению.

Типичными легирующими элементами являются:

• марганец,
• кремний,
• медь,
• магний
• и цинк.

Рисунок 6 – Влияние чистоты алюминия на его прочность и твердость [2]

Рисунок 7 – Прочностные свойства высокочистых деформируемых
алюминиево-медных сплавов в различных состояниях [2]
(О – отожженный, W – сразу после закалки, Т4 – естественно состаренный, Т6 – искусственно состаренный)

Рисунок 8 – Механические свойства алюминия 99,50 %
в зависимости от степени полученной холодной деформации [2]

Рисунок 2 – Влияние легирующих элементов на плотность и модуль Юнга [3]

Прочность при низких температурах

Известно, что сталь становится хрупкой при низких температурах. Алюминий же, напротив, при низких температурах повышает свою прочность и сохраняет высокую вязкость. Именно это физическое свойство дало возможность его применения в космических аппаратах, которые работают в условиях космического холода.

Рисунок 9 – Изменение механические свойства алюминиевого сплава 6061
с понижением температуры

Теплопроводность

Алюминий проводит тепло в три раза быстрее, чем сталь. Это физическое свойство является очень важным в теплообменных аппаратах для нагрева или охлаждения рабочей среды. Отсюда – широкое применение алюминия и его сплавов в кухонной посуде, кондиционерах воздуха, примышленных и автомобильных теплообменниках.

Рисунок 10 – Теплопроводность алюминия в сравнении с другими металлами [3]

Отражательная способность

Алюминий является отличным отражателем лучистой энергии во всем интервале длин волн. Это физическое свойство позволяет применять его в приборах, которые работают от ультрафиолетового спектра через видимый спектр до инфракрасного спектра и тепловых волн, а также таких электромагнитных волн, как радиоволны и радарные волны [1].

Алюминий имеет способность отражать более 80 % световых волн, что обеспечивает ему широкое применение в осветительных приборах (рисунок 11). Благодаря этому физическому свойству он находит применение в теплоизоляционных материалах. Например, алюминиевая кровля отражает большую долю солнечного излучения, что обеспечивает в помещениях прохладную атмосферу летом и, в то же время, сохраняет тепло помещения зимой.

Рисунок 11 – Отражательные свойства алюминия [2]

Рисунок 12 – Отражательные свойства и эмиссивность алюминия с различной обработкой поверхности [3]

Рисунок 13 – Сравнение отражательных свойств различных металлов [3]

Электрические свойства

• Алюминий является одним из двух доступных металлов, которые имеют достаточно высокую электрическую проводимость, чтобы применять их в качестве электрических проводников.
• Электрическая проводимость «электрической» марки алюминия 1350 составляет около 62 % от международного стандарта IACS – электрической проводимости отожженной меди.
• Однако удельный вес алюминия составляет только треть от удельного веса меди. Это означает, что он проводит в два раза больше электричества, чем медь того же веса. Это физическое свойство обеспечивает алюминию широкое применение в высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП), трансформаторах, электрических шинах и цоколях электрических лампочек.

Рисунок 14 – Электрические свойства алюминия [3]

Магнитные свойства

Алюминий обладает свойством не намагничиваться в электромагнитных полях. Это делает его полезным при защите оборудования от воздействия электромагнитных полей. Другим применением этого свойства является компьютерные диски и параболические антенны.

Рисунок 15 – Намагничиваемость алюминиевого сплава AlCu [3]

Токсические свойства

Это свойство алюминия – отсутствие токсичности – было обнаружено еще в начале его промышленного освоения. Именно это свойство алюминия дало возможность его применения для изготовления кухонной посуды и приборов без какого-либо вредного воздействия для тела человека. Алюминий со своей гладкой поверхностью легко поддается чистке, что важно для обеспечения высокой гигиены при приготовлении пищи. Алюминиевая фольга и контейнеры широко и безопасно применяются при упаковке с прямым контактом с продуктами.

Звукоизоляционные свойства

Это свойство алюминия дает ему применение при выполнении звукоизоляции потолков.

Способность поглощать энергию удара

Алюминий имеет модуль упругости в три раза меньший, чем у стали. Это физическое свойство дает большое преимущество для изготовления автомобильных бамперов и других средств безопасности автомобилей.

Рисунок 16 – Автомобильные алюминиевые профили
для поглощения энергии удара при аварии

Пожаробезопасные свойства

Алюминиевые детали не образует искр при ударе друг о друга, а также другие цветные металлы. Это физическое свойство находит применение при повышенных мерах пожарной безопасности конструкций, например, на морских нефтяных вышках.

Вместе с тем, с повышением температуры выше 100 градусов Цельсия прочность алюминиевых сплавов значительно снижается (рисунок 17).

Рисунок 17 – Прочность при растяжении алюминиевого сплава 2014-Т6
при различных температурах испытания [3]

Технологические свойства

Легкость, с которой алюминий может быть переработан в любую форму – технологичность, является одним из наиболее важных его достоинств. Очень часто он может успешно конкурировать с более дешевыми материалами, которые намного труднее обрабатывать:

• Этот металл может быть отлит любым методом, который известен металлургам-литейщикам.
• Он может прокатан до любой толщины вплоть до фольги, которая тоньше листа бумаги.
• Алюминиевые листы можно штамповать, вытягивать, высаживать и формовать всем известными методами обработки металлов давлением.
• Алюминий можно ковать всеми методами ковки
• Алюминиевая проволока, которую волочат из круглого прутка, может затем сплетаться в электрические кабели любого размера и типа.
• Почти не существует ограничений формы профилей, в которые получают из этого металла методом экструзии (прессования).

Рисунок 18.1 – Литье алюминия в песчаную форму

Рисунок 18.2 – Непрерывная разливка-прокатка алюминиевой полосы [5]

Рисунок 18.3 – Операция высадки при изготовлении алюминиевых банок [4]

Рисунок 18. 4 – Операция ковки алюминия

Рисунок 18.5 – Холодное волочение алюминия

Рисунок 18.6 – Прессование (экструзия) алюминия

Источники:

1. Aluminium and Aluminium Alloys. – ASM International, 1993.
2. A. Sverdlin Properties of Pure Aluminum // Handbook of Aluminum, Vol. 1 /ed. G.E. Totten, D.S. MacKenzie, 2003
3. TALAT 1501
4. TALAT 3710

 

 

 

Пластичность — алюминий — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Пластичность — алюминий

Cтраница 1

Пластичность алюминия очень высока.  [2]

Железо уменьшает пластичность алюминия, электропроводность и коррозионную стойкость. Однако в жаропрочных алюминиевых сплавах железо ( в сочетании с никелем) является полезным. Кремний, наряду с другими примесями ( медь, магний, марганец, никель, хром, цинк), способствует упрочнению алюминиевых сплавов. На механические и физико-химические свойства кремний влияет так же, как и железо.  [3]

Операция выдавливания в зависимости от пластичности алюминия и ширины кольца продолжается 10 — 15 мин.  [4]

Повышение прочности при некотором снижении пластичности алюминия достигается наклепом.  [6]

У некоторых металлов свойство хладноломкости не проявляется так, например прочность и пластичность алюминия с понижением температуры возрастают.  [7]

Присутствие этих соединений, особенно при их размещении по границам зерен, уменьшает пластичность алюминия.  [9]

Присутствие этих соединений, особенно при их размещении по границам зерен, понижает пластичность алюминия.  [11]

Присутствие этих соединений, в особенности при их размещении по границам зерен, понижает пластичность алюминия.  [12]

У некоторых металлов свойство хладноломкости не проявляется; так, например, прочность и пластичность алюминия с понижением температуры возрастают.  [13]

Контакт между графитом и шинами по мере надобности улучшается систематической подтяжкой болтов, которые ослабляются со временем из-за пластичности алюминия.  [14]

Присутствие этих соединений, а также включений чистого кремния, особенно при расположении их по границам зерен, понижает пластичность алюминия. Соединение Al3Fe ухудшает обрабатываемость алюминия давлением.  [15]

Страницы:      1    2

Алюминий с «титановой» прочностью | Наука НИТУ «МИСиС»

В НИТУ «МИСиС» разработали упрочняющие модификаторы для 3D-печати изделий из алюминиевых композитов для аэрокосмической промышленности. Ученые НИТУ «МИСиС» предложили технологию, позволяющую в 2 раза увеличить прочность композитов, полученных с помощью 3D печати из алюминиевого порошка и приблизить характеристики полученных изделий к качеству титановых сплавов: прочность титана примерно в 6 раз выше, чем у алюминия, но и плотность титана в 1,7 раз выше (самолет или космический корабль из алюминия был бы значительно легче).

Ученые НИТУ «МИСиС» разработали упрочняющие модификаторы для 3D-печати изделий из алюминиевых композитов для аэрокосмической промышленности. Предложенная технология позволяет в 2 раза увеличить прочность композитов, полученных с помощью 3D-печати из алюминиевого порошка и приблизить характеристики полученных изделий к качеству титановых сплавов: прочность титана примерно в 6 раз выше, чем у алюминия, но и плотность титана в 1,7 раз выше. Основой нового композита стали разработанные модификаторы-прекурсоры на основе нитридов и оксидов алюминия, полученные сжиганием. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Sustainable Materials and Technologies.

Еще два десятилетия назад литьё в формы рассматривалось как единственный рентабельный способ изготовления объемных изделий. Прошли годы, прежде чем появился 3D-принтер по металлу, способный составить достойную конкуренцию металлургическим способам производства. Преимущество изготовления изделий сложной формы с помощью аддитивных технологий в получении более сложных конструкций получаемых изделий, низкая себестоимость и теоретически любая комбинация получаемых материалов.

В настоящее время существует несколько технологий, которые используются для печати металлом, основными из которых являются селективное лазерное плавление (Selective Laser Melting, SLM) и селективное лазерное спекание (Selective Laser Sintering, SLS). Обе они подразумевают постепенное наслаивание металлических порошковых «чернил» слой за слоем для построения заданной объемной фигуры. SLS или SLM — технологии аддитивного производства, основанные на послойном спекании порошковых материалов с помощью луча мощного (до 500 Ватт) лазера.

Один из оптимальных по характеристикам металлов для изготовления изделий для аэрокосмической промышленности— это титан, однако в 3D-печати он неприменим по причине пожаро- и взрывоопасности порошков. Альтернативой выступает алюминий, легкий (плотность 2700 кг/м3) — одно из главных требований отрасли, пластичный, обладающий модулем упругости ~70 МПа, пригодный для 3D-печати, однако недостаточно прочный и твердый: предел прочности даже для сплава Дюраль до 500 МПа, твердость по Бринелю НВ на уровне 20 кгс/мм2.

Решение задачи упрочения алюминиевой 3D-печати предложил научный коллектив кафедры цветных металлов и золота НИТУ «МИСиС» под руководством приглашенного профессора Александра Громова.

«Мы разработали технологию упрочения алюмоматричных композитов, полученных методом 3D-печати, получив инновационные прекурсоры — модификаторы, полученные сжиганием порошков алюминия. Продукты горения — нитриды и оксиды алюминия — обладают специфически подготовленной для спекания, разветвленной поверхностью со сформированными переходными нанослоями между частицами. Именно особые свойства и структура поверхности позволяет частицам прочно прикрепляться к алюминиевой матрице и в итоге повышает прочность полученных композитов в 2 раза», — рассказал руководитель исследовательской группы Александр Громов.

В настоящее время коллектив разработчиков тестирует полученные с помощью новой технологии прототипы изделий.

Ученые сделали сверхпрочные металлические стекла пластичнее, заморозив их

https://ria.ru/20180702/1523648321.html

Ученые сделали сверхпрочные металлические стекла пластичнее, заморозив их

Ученые сделали сверхпрочные металлические стекла пластичнее, заморозив их — РИА Новости, 03.03.2020

Ученые сделали сверхпрочные металлические стекла пластичнее, заморозив их

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» применили метод криотермической обработки к металлическим стеклам и выяснили, как… РИА Новости, 02.07.2018

2018-07-02T09:30

2018-07-02T09:30

2020-03-03T11:28

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn22. img.ria.ru/images/151531/49/1515314919_0:79:1501:923_1920x0_80_0_0_d9a5fd58da737f2b04b0278e84f5d531.jpg

россия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2018

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn22.img.ria.ru/images/151531/49/1515314919_82:0:1417:1001_1920x0_80_0_0_b6204f3fd73ceb36140485ad89e987d1.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

мисис, университетская наука, россия

Свойства алюминия

Свойства алюминия

• Алюминий – третий по распространённости на планете элемент и составляет почти 9% массы земной коры, а в верхней оболочке нашей планеты каждый 20-й атом – атом алюминия.
• Металл встречается и на других планетах – на Луне и Марсе.
• Суточная норма потребления взрослого человека составляет 2,45 мг, а в его теле присутствует около 140 мг алюминия.
• В 1 кг яблок содержится до 150 мг популярного металла.
• Алюминий имеет редкое сочетание ценных свойств. Это один из самых легких металлов в природе: он почти в три раза легче железа, но при этом прочен, чрезвычайно пластичен и не подвержен коррозии, так как его поверхность всегда покрыта тончайшей, но очень прочной оксидной пленкой.
• Он не магнитится, отлично проводит электрический ток и образует сплавы практически со всеми металлами.
• Алюминий легко обрабатывается давлением, причем как в горячем, так и в холодном состоянии. Он поддается прокатке, волочению, штамповке. Алюминий не горит, не требует специальной окраски и не токсичен в отличие от пластика.

• Очень высока ковкость алюминия: из него можно изготовить листы толщиной всего 4 микрона и тончайшую проволоку. А сверхтонкая алюминиевая фольга втрое тоньше человеческого волоса. Кроме того, по сравнению с другими металлами и материалами он более экономичен.

• Высокая способность к образованию соединений с различными химическими элементами породила множество сплавов алюминия. Даже незначительная доля примесей существенно меняет характеристики металла и открывает новые сферы для его применения. Например, сочетание алюминия с кремнием и магнием в повседневной жизни можно встретить буквально на дороге – в форме литых колесных дисков, двигателей, в элементах шасси и других частей современного автомобиля. А если добавить в алюминиевый сплав цинк, то, возможно, вы сейчас держите его в руках, ведь именно этот сплав используется при производстве корпусов мобильных телефонов и планшетов. Тем временем ученые продолжают изобретать новые и новые алюминиевые сплавы.

• Сегодня существование строительной, автомобильной, авиационной, космической, электротехнической, энергетической, пищевой и других отраслей промышленности невозможно без алюминия. Более того, именно этот металл стал символом прогресса – все новейшие электронные устройства, средства передвижения изготавливаются из алюминия.

• Использование алюминия может быть бесконечно: этот металл и сплавы из него можно неоднократно переплавлять без утраты механических характеристик. Ученые подсчитали, что 1 кг собранных и сданных в переплавку алюминиевых банок позволяет сэкономить 8 кг боксита, 4 кг различных фторидов и 14 кВт/ч электроэнергии.

• Около 75% алюминия, выпущенного за все время существования отрасли, используется до сих пор.

 

Применение алюминия в медицине

 

Традиционная медицина

Роль алюминия в организме изучена не до конца. Известно, что его наличие стимулирует рост костной ткани, развитие эпителия и соединительных тканей. Под его влиянием возрастает активность пищеварительных ферментов. Алюминий имеет отношение к восстановительным и регенерационным процессам организма.

Алюминий считается токсичным элементом для человеческого иммунитета, но тем не менее, он входит в состав клеток. При этом имеет вид положительно заряженных ионов (Al3+), которые оказывают воздействие на околощитовидные железы. В разных видах клеток наблюдается разное количество алюминия, но точно известно, что клетки печени, мозга и костей накапливают его быстрее остальных.

Лекарственные препараты с алюминием имеют обезболивающий и обволакивающий эффекты, антацидным и адсорбирующим действиями. Последнее означает, что при взаимодействии с соляной кислотой лекарства могут снизить кислотность желудочного сока. Алюминий назначают и для наружного применения: при лечении ран, трофических язв, острых конъюктивитов.

Токсичность алюминия проявляется в замещении им магния в активных центрах ряда ферметов. Так же играет роль его конкурентные отношения с фосфором, кальцием и железом.

При недостатке алюминия наблюдается слабость в конечностях. Но такое явление в современном мире почти исключено, так как металл поступает с водой, пищей и через загрязнённый воздух.

При избыточном содержании алюминия в организме начинаются изменения в лёгких, судороги, анемия, дезориентация в пространстве, апатия, потеря памяти.

 

Аюрведа

Считается, что алюминий ядовит, поэтому применять для лечения его не следует. Равно как не следует использовать алюминиевую посуду для приготовлений отваров или хранения трав.

 

Применение алюминия в магии

В силу сложности получения чистого элемента, металл использовался в магии наравне с серебром, из него делали ювелирные украшения. Когда же процесс получения упростился, то мода на алюминивые поделки сразу прошла.

 

Защитная магия

Используется только алюминиевая фольга, обладающая свойствами экранировать энергетические потоки, не давая им возможности распространяться. Поэтому в неё, как правило, оборачивают предметы, способные распространять вокруг себя негативную энергию. Очень часто в фольгу оборачивают сомнительные магические подарки — жезлы, маски, кинжалы, особенно привезённые из Африки или Египта.

Аналогично поступают и с подброшенными неизвестными предметами, обнаруженными во дворе или под дверью. Вместо того, чтобы поднимать его руками или через ткань, лучше накрыть фольгой, не касаясь самого подкинутого предмета.

Иногда фольгу используют как защитный экран для амулетов и талисманов, которые в настоящий момент не нужны, но могут потребоваться в дальнейшем.

Если носить кусочки алюминия, то человек, таким образом, стимулирует свои умственные способности, усиливает ясность мышления, развивает интуицию, увеличивает работоспособность. У алюминия проектная магия, то есть его можно использовать в подражательных обрядах: с помощью алюминия можно перетянуть удачу, успех, здоровье конкретных людей на себя. Алюминиевая фольга используется в гаданиях. Ее зажигают и кладут в емкость с водой. По образовавшейся форме человек может увидеть свое будущее.

Алюминий помогает тем, кто хочет устроиться на новую работу. Для этого, прежде чем пойти на собеседование, нужно положить в сумку кусочек этого легкого металла. Собеседование пройдет легко и в вашу пользу. Но от чар, колдовства, различной негативной атаки алюминий не способен защитить человека. Для этого лучше всего выбрать любой другой металл, с более сильной энергетикой.

 

Мифы и легенды, связанные с алюминием

Древние люди были весьма близки к открытию алюминия. Например, сплав гробницы китайского полководца Чжоу Чжу состоит на 85 % состоит из алюминия.

Император Франции Наполеон III в своё время приказал обеспечить армию алюминиевыми касками, флягами, пуговицами и украшениями, так как металл очень напоминал серебро.

Русскому химику Д. И. Менделееву в 1889 году были подарены весы с чашами из золота и алюминия.

(PDF) Оценка применения алюминиевого сплава для пластичности

2 Американский журнал материаловедения и инженерии

Раздел IV, мы пришли к выводу на основании свидетельств, полученных из

эксперимента.

Для простоты и легкости изложения мы называем

сплавом с 6% Zn, 2,5% Mg, 3,0% Cu, 0,03%

Mn, 0,23% Cr и остальным Al как сплавом с 2,5%. Mg,

3,0% Cu, поскольку акцент делается на этих двух составляющих (Mg

и Cu), а алюминий уравновешивает сплав.Кроме того,

масс других компонентов в сплавах были приняты постоянными

после исследования [15].

Пластичность позволяет формовать компоненты по требуемой форме

путем приложения давления и / или движения инструмента в пределах

формовочных машин, разработанных по индивидуальному заказу. Это также мера

эластичности или мягкости металла, которая часто измеряется

по удлинению и твердости материала [9].

Твердость по-разному определяется как сопротивление

местному проникновению, царапинам, механической обработке, износу или истиранию,

и текучести.Множественность определений и

, соответствующая множеству инструментов для измерения твердости

, вместе с отсутствием фундаментального определения

, указывает на то, что твердость может быть не

фундаментальным свойством материала, а скорее композитным

. включая пластичность, предел текучести, деформационное упрочнение,

истинное сопротивление растяжению, модуль упругости и другие [9].

[7] рассматривает термическую обработку как группу промышленных и

процессов обработки металла, используемых для изменения физических и

иногда химических свойств материала.Наиболее распространенное применение

— металлургия. Термическая обработка

включает отжиг, цементирование, осаждение

упрочнение, отпуск и закалку.

Кроме того, [5] провозглашает, что термообработка

алюминиевых сплавов часто ограничивается конкретными операциями

, используемыми для повышения прочности и твердости

дисперсионно-твердеющих деформируемых и литых сплавов.

Обычно их называют «термически обрабатываемыми» сплавами

, чтобы отличить их от тех сплавов, в которых не может быть достигнуто существенное упрочнение

путем нагрева и

охлаждения.[2] пришел к выводу, что термическая обработка, проводимая для повышения прочности алюминиевых сплавов на

, обычно представляет собой трехступенчатый процесс, а именно: (i) термообработка на твердый раствор: растворение

растворимых фаз; (ii) закалка: развитие пересыщения

; и (iii) старение: осаждение

атомов растворенного вещества либо при комнатной температуре (естественное старение), либо при повышенной температуре

(искусственное старение или обработка осаждением теплом

).

Общее требование к дисперсионному упрочнению

пересыщенного твердого вещества включает образование

мелкодисперсных осадков во время термообработки старением (которое

может включать либо естественное старение, либо искусственное старение).

[2] и [10] прояснили роль термической обработки, в

обозначив таким образом конкретные функции термической обработки;

повышение пластичности, снятие внутренних напряжений,

измельчение зерна, повышение твердости или прочности на разрыв

прочности, достижение изменений химического состава

металлов, как в случае цементировки; модификация

по электропроводности

; повышение ударной вязкости; и

проявление рекристаллизованной структуры в холоднодеформированном металле

.

Пластичность часто измеряют по отношению к удлинению.

Традиционными мерами пластичности являются инженерная деформация

при разрыве (обычно называемая удлинением). Испытания на растяжение

проводятся по нескольким причинам, одной из них было измерение

и определение относительного удлинения

[14].

2. Материалы и методы

Материалы, использованные для этого эксперимента, включают

коммерчески доступного алюминия 99. 9% чистоты в форме пучка проволоки

, цинк 99,5% и медь 99,5%

в виде осадка, магниевые лиганды,

Ферро-хром (Fe-Cr), феррохром сплав

23 % ферро и 77% хрома в гранулах, ферро-

Марганец (Fe-Mn) 20% ферро и 80% марганец и

серы. Другие материалы включают в себя решение для сцепления туркеров, устройство для определения твердости

по Виккеру, цифровые весы

и фотографический визуальный металлографический микроскоп

(см. [15]).

Постоянная форма была спроектирована для изготовления стандартных образцов сплава

диаметром 5 мм и длиной 30

мм. Процентное содержание Mg и Cu было

,

варьировалось от 2,5% до 3,5% и 1,8% — 3,0% соответственно,

, в то время как Mn, Cr и Zn оставались постоянными, поскольку алюминий

завершает смесь во всех случаях. В таблице 1 показаны конфигурации сплава

, принятые для этого эксперимента [15].

Таблица 1. ВЕС КОМПОНЕНТОВ ПРОЦЕНТОВ

ПОКАЗЫВАЕТ ВАРИАЦИЮ В МГ И ДЕ

Составляющий серийный номер

Процент (% масс. т) / Вес (г)

2 Cr 0,23 0,20 0,23 0,20 0,23 0,20

В модели

использовали портативные цифровые весы для измерения компонентов сплава, как показано в таблице 1. После измерения

тигель помещали в печь до

предварительно нагревают ее до температуры 200 ° C, устраняя при этом влагосодержание

, и готовят ее к операции плавления.

Затем температуру доводили до 450 ° C, как требуется.

перед введением металла.При этой температуре огнеупорный тигель

, содержащий измеренный алюминий

, загружали в печь порциями в соответствии с изменениями содержания магния и меди

. Температуру

постепенно повышали до 600 ° C с последующим постепенным приращением

на 50 ° C в час для достижения температуры

1050 ° C. Однако температура плавления чистого алюминия

составляет около 660 ° C, но необходимо перегреть

до такой температуры кипения, чтобы достичь более близкой к

других составляющих, таких как хром, и для надлежащей гомогенизации

. Смесь помещали в печь

на два (2) часа; затем его удалили, чтобы ввести

оставшихся компонентов, предварительно нагретых. Загрузили цинк, имеющий температуру плавления 420 ° C

. Он

легко плавится, так как был в гранулированной форме. Через час

печь была выключена, чтобы снизить температуру, как

, необходимое для введения магния. В качестве направляющей

использовалась труба для предотвращения контакта магния с кислородом воздуха

, который делает его легковоспламеняющимся [12].

Сразу после загрузки магния

загорелась по всему литейному производству. Затем последовало тщательное перемешивание

с использованием ковша. Смесь была полностью сжижена на

, затем по очереди загружали

меди и других компонентов. Поскольку хром существует в виде Fe-Cr, с примерно

67% хрома и 33% двухвалентного железа (железа) [6],

снизило температуру плавления хрома примерно до 900 ° C.

Температура была повышена до 1700 ° C, чтобы приспособить

Прямые методы пластичности в алюминиевых рамах с учетом Еврокода 9 Критерии отказа

[1] Маццолани, Ф. М. 2006. Структурные применения алюминия в гражданском строительстве, Struct Eng Int. 16 (2006) 280-285.

[2] Ф.М. Маццолани, Конструкции из алюминиевых сплавов, второе издание, Лондон, Великобритания, Chapman & Hall, (1995).

[3] Маццолани, Ф. М., Мандара, А., Лангсет, М. Пластическая конструкция алюминиевых элементов в соответствии с EC9, Proc. 4-й Международной конференции по легким стальным и алюминиевым конструкциям ICSAS ’99, 20-23 июня 1999 г., Эспоо, Финляндия, Mäkeläinen, P., Hassinen, P. (Eds), Elsevier Science Ltd, 1999, стр.457- 464.

DOI: 10.1016 / b978-008043014-0 / 50156-6

[4] Де Маттеис, Г., Ландольфо, Р., Манганьелло, М., Маццолани, Ф. М. 2004. Неупругое поведение двутавровых алюминиевых балок: численный анализ и классификация поперечных сечений, Comput Struct. 82 (2004) 2157-2171.

DOI: 10.1016 / j.compstruc.2004.03.071

[5] Манганьелло, М., Де Маттеис, Г. Ландольфо, Р. 2006. Прочность на неупругий изгиб конструкций из алюминиевых сплавов, Eng Struct. 28 (2006) 593-608.

DOI: 10.1016 / j.engstruct.2005.09.014

[6] С. D. Bisbos., A.T. Ампатзис, Анализ Shakedown пространственных кадров с параметризованной областью нагрузки, Eng Struct. 11 (2008) 3119-3128.

DOI: 10.1016 / j.engstruct.2008.04.022

[7] К.Д. Николау, M-A.A. Скордели, К. Бисбос, Анализ пределов алюминиевых рам с помощью приближенных эллипсоидальных поверхностей текучести, в: Proc. 10-го Межд. Конгресс по механике, Ханья, Греция, май (2013 г.).

[8] А. Понтер. Общая теорема об упрочнении упругих пластических тел с наклепом // Тр. СМИРТ-3, статья L5 / 2, (1975).

[9] JW.Саймон, Д. Вейхерт, Анализ шейкдауна инженерных конструкций с ограниченным кинематическим упрочнением, Int J Solids Struct. 49 (2012) 2177–2186.

DOI: 10.1016 / j.ijsolstr.2012.04.039

[10] CEN / TC250 / SC9, EN 1999-Еврокод 9: Проектирование алюминиевых конструкций — Часть 1-1: Общие конструктивные правила, CEN-Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия, (2007).

[11] CEN / TC250 / SC1, EN 1991-Еврокод 1: Воздействие на конструкции — Часть 1-1: Общие действия, CEN-Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия, (2002).

[12] MOSEK ApS., Набор инструментов оптимизации MOSEK для руководства MATLAB.Версия 7. 1 (Редакция 28), 2015 г., http: / docs. мосек. com / 7. 1 / набор инструментов / index. html.

[13] MATLAB R2015, The MathWorks, Inc., Натик, Массачусетс, США.

Иерархический наноструктурированный алюминиевый сплав со сверхвысокой прочностью и большой пластичностью

1.

Каллистер-младший, В. Материаловедение и инженерия: введение (Wiley, 1994).

2.

Джордж, Э. П., Раабе, Д. и Ричи, Р. О. Высокоэнтропийные сплавы. Nat. Rev. Mater. 4 , 515–534 (2019).

ADS CAS Статья Google ученый

3.

Лу К., Лу Л. и Суреш С. Укрепление материалов за счет создания когерентных внутренних границ на наноуровне. наука 324 , 349–352 (2009).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

4.

Ли, З., Тасан, К. К., Прадип, К. Г. и Раабе, Д. Двухфазный высокоэнтропийный сплав с ТРИПом: влияние размера зерна и фракции фазы на поведение деформации. Acta Mater. 131 , 323–335 (2017).

CAS Статья Google ученый

5.

Greer, A. L. Металлические стекла. Наука 267 , 1947–1953 (1995).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

6.

Schuh, C. A. & Lund, A. C. Атомистические основы критерия пластической текучести металлического стекла. Nat. Матер. 2 , 449–452 (2003).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

7.

Иноуэ, А., Шен, Б., Кошиба, Х., Като, Х. и Явари, А. Р. Объемный стекловидный сплав на основе кобальта, обладающий сверхвысокой прочностью и магнитомягкими свойствами. Nat. Матер. 2 , 661–663 (2003).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

8.

Amiya, K., Urata, A., Nishiyama, N. & Inoue, A. Объемные металлические стекла Fe-B-Si-Nb с высокой прочностью выше 4000 МПа и отчетливым пластическим удлинением. Mater. Пер. 45 , 1214–1218 (2004).

CAS Статья Google ученый

9.

Чжан Ю. и Грир А. Толщина полос сдвига в металлических стеклах. Прил. Phys. Lett. 89 , 071907 (2006).

ADS Статья CAS Google ученый

10.

Кетов С. и др. Омоложение металлических стекол неаффинной термической деформацией. Природа 524 , 200–203 (2015).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

11.

Hofmann, D. C. et al. Разработка композитов с металлической стеклянной матрицей с высокой прочностью и пластичностью при растяжении. Nature 451 , 1085–1089 (2008).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

12.

Поли, С., Горантла, С., Ван, Г., Кюн, У. и Эккерт, Дж. Пластичность, обусловленная трансформацией, в объемных металлических стеклах на основе CuZr. Nat. Матер. 9 , 473–477 (2010).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

13.

Wu, Y., Xiao, Y. , Chen, G., Liu, C. T. и Lu, Z. Композиты из металлического стекла с опосредованным трансформацией упрочнением и пластичностью. Adv. Матер. 22 , 2770–2773 (2010).

CAS PubMed Статья Google ученый

14.

Zhang, J., Liu, G., Lei, S., Niu, J. & Sun, J. Переход от гомогенно-подобной деформации к полосе сдвига в нанослойных кристаллических микростолбиках Cu / аморфных Cu – Zr : Внутренний vs.внешний размерный эффект. Acta Mater. 60 , 7183–7196 (2012).

CAS Статья Google ученый

15.

Kim, J. Y. et al. Подавление катастрофического разрушения в наноламинате металлическое стекло – полиизопрен, содержащем наностолбики. Adv. Funct. Матер. 22 , 1972–1980 (2012).

CAS Статья Google ученый

16.

Guo, W. et al. Внутренние и внешние размерные эффекты при деформации аморфных наноламинатов CuZr / нанокристаллических Cu. Acta Mater. 80 , 94–106 (2014).

CAS Статья Google ученый

17.

Ван, Ю., Ли, Дж., Хамза, А. В., Барби, Т. В. Пластичные кристаллически-аморфные наноламинаты. Proc. Natl Acad. Sci. США 104 , 11155–11160 (2007).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

18.

Джанг Д. и Грир Дж. Р. Переход от сильного, но хрупкого состояния к более прочному и пластичному состоянию за счет уменьшения размера металлических стекол. Nat. Матер. 9 , 215–219 (2010).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

19.

Guo, H. et al. Пластичность при растяжении и образование шейки металлического стекла. Nat. Матер. 6 , 735–739 (2007).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

20.

Tian, ​​L. et al. Приближение к идеальному пределу упругости металлических очков. Nat. Commun. 3 , 609 (2012).

ADS PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

21.

Chen, M. et al. Деформационное двойникование в нанокристаллическом алюминии. Наука 300 , 1275–1277 (2003).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

22.

Ву, Г., Чан, К.-К., Чжу, Л., Сан, Л. и Лу, Дж. Двухфазное наноструктурирование как путь к высокопрочным магниевым сплавам. Nature 545 , 80–83 (2017).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

23.

Иноуэ, А., Охтера, К., Цай, А.-П., Кимура, Х., Масумото, Т. Поведение аморфных сплавов Al-Y-Ni и Al-Ce-Ni при стекловании . Jpn. J. Appl. Phys. 27 , L1579 (1988).

CAS Статья Google ученый

24.

Zhang, Z. et al. Стеклообразующая способность и кристаллизационные свойства металлических стекол Al – Ni – RE. Интерметаллиды 42 , 23–31 (2013).

Артикул CAS Google ученый

25.

Чудо, Д. Б. Структурная модель металлических стекол. Nat. Матер. 3 , 697–702 (2004).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

26.

Hirata, A. et al. Прямое наблюдение локального атомного порядка в металлическом стекле. Nat. Матер. 10 , 28–33 (2011).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

27.

Cantwell, P. R. et al. Цвет лица по границам зерен. Acta Mater. 62 , 1–48 (2014).

CAS Статья Google ученый

28.

Khalajhedayati, A., Pan, Z. & Rupert, T. J. Манипулирование межфазной структурой наноматериалов для достижения уникального сочетания прочности и пластичности. Nat. Commun. 7 , 10802 (2016).

ADS CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

29.

Ши, Х.& Луо, Дж. Смачивание границ зерен и предварительное смачивание в Mo, легированном никелем. Appl. Phys. Lett. 94 , 251908 (2009).

ADS Статья CAS Google ученый

30.

Li, Q. et al. Высокопрочные сплавы на основе нанодвойников с фазой 9R. Adv. Матер. 30 , 1704629 (2018).

Артикул CAS Google ученый

31.

Louzguine, D.& Иноуэ, А. Поведение металлических стекол на основе алюминия при кристаллизации ниже и выше температуры стеклования. J. Некристалл. Твердые вещества 311 , 281–293 (2002).

ADS CAS Статья Google ученый

32.

Yu, C. , Sun, P., Kao, P. & Chang, C. Механические свойства субмикроннозернистого алюминия. Scr. Матер. 52 , 359–363 (2005).

CAS Статья Google ученый

33.

Шим, С., Бей, Х., Джордж, Э. П. и Фарр, Г. М. Другой тип эффекта размера отступа. Scr. Матер. 59 , 1095–1098 (2008).

CAS Статья Google ученый

34.

Учич, М. Д., Димидук, Д. М., Флорандо, Дж. Н. и Никс, В. Д. Размеры образца влияют на прочность и пластичность кристаллов. Наука 305 , 986–989 (2004).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

35.

Wang, L. et al. Вращение зерен за счет дислокаций по границам зерен в нанокристаллической платине. Nat. Commun. 5 , 4402 (2014).

ADS CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

36.

Wang, L. et al. Новый путь двойникования в гранецентрированных кубических нанокристаллических металлах. Nat. Commun. 8 , 2142 (2017).

ADS PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

37.

Ван Лир, Б., Генк, А. и Пасси, Р. Ga + и Xe + Фрезерование FIB и измерение повреждений FIB в алюминии. Microsc. Микроанал. 23 , 296–297 (2017).

Артикул Google ученый

38.

Xiao, Y. et al. Исследование деформационного поведения алюминиевых микростолбиков, полученных обработкой сфокусированным ионным пучком с использованием ионов Ga и Xe. Scr. Матер. 127 , 191–194 (2017).

CAS Статья Google ученый

39.

Lei, Z. et al. Повышенная прочность и пластичность высокоэнтропийного сплава за счет упорядоченных кислородных комплексов. Nature 563 , 546–550 (2018).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

40.

Li, Z., Pradeep, K. G., Deng, Y., Raabe, D. & Tasan, C.C. Метастабильные высокоэнтропийные двухфазные сплавы преодолевают компромисс между прочностью и пластичностью. Природа 534 , 227–230 (2016).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

41.

Лю, Ю. Х., Ван, Г., Ван, Р. Дж., Пан, М. X. и Ван, У. Х. Сверхпластичные объемные металлические стекла при комнатной температуре. Наука 315 , 1385–1388 (2007).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

42.

Фанг, Т., Ли, В., Тао, Н. и Лу, К. Выявление необычайной внутренней пластичности при растяжении в градиентной нанозернистой меди. Наука 331 , 1587–1590 (2011).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

43.

Лу, Л., Суи, М. и Лу, К. Сверхпластическая растяжимость нанокристаллической меди при комнатной температуре. Наука 287 , 1463–1466 (2000).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

44.

Xu, W., Лю X. и Лу К. Уточнение микроструктуры чистого алюминия размером менее 100 нм. Acta Mater. 152 , 138–147 (2018).

CAS Статья Google ученый

45.

Шиотц, Дж., Ди Толла, Ф. Д. и Якобсен, К. В. Размягчение нанокристаллических металлов при очень малых размерах зерен. Nature 391 , 561–563 (1998).

ADS Статья Google ученый

46.

Wat, A. et al. Биоинспирированный перламутровый оксид алюминия с объемно-металлическим стеклообразующим сплавом в качестве податливой фазы. Nat. Commun. 10 , 961 (2019).

ADS PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

47.

Плимптон, С. Быстрые параллельные алгоритмы для ближней молекулярной динамики. J. Comput. Phys. 117 , 1–19 (1995).

ADS CAS МАТЕМАТИКА Статья Google ученый

48.

Пун, Г. П., Мишин, Ю. Развитие межатомного потенциала для системы Ni-Al. Philos. Mag. 89 , 3245–3267 (2009).

ADS Статья CAS Google ученый

49.

Чжу, Дж. Б., Ван, С., Цяо, М. Х., Ван, В. Н. и Фан, К. Н. Изучение молекулярной динамики основных принципов структурных и электронных свойств жидких и аморфных сплавов Ni-Al. J. Non-Cryst. Твердые вещества 353 , 2638–2645 (2007).

ADS CAS Статья Google ученый

50.

Yu, C. Y. et al. Неэмпирическое молекулярно-динамическое моделирование упаковки атомов и плотности аморфных сплавов Al-Ni. Sci. China-Technol. Sci. 53 , 3175–3182 (2010).

CAS МАТЕМАТИКА Статья Google ученый

51.

Симидзу Ф., Огата С. и Ли Дж. Теория полос сдвига в металлических стеклах и расчеты молекулярной динамики. Mater. Пер. 48 , 2923–2927 (2007).

CAS Статья Google ученый

52.

Кларк, А. С. и Йонссон, Х. Структурные изменения, сопровождающие уплотнение случайных упаковок твердых сфер. Phys. Ред. E 47 , 3975–3984 (1993).

ADS CAS Статья Google ученый

53.

Cheng, Z., Zhou, H., Лу, К., Гао, Х. и Лу, Л. Дополнительное упрочнение и деформационное упрочнение в градиентных нанодвойниках металлов. Наука 362 , eaau1925 (2018).

ADS PubMed Статья CAS Google ученый

54.

Пан, К. , Чжоу, Х., Лу, К., Гао, Х. и Лу, Л. Независимый от истории циклический отклик нанодвойниковых металлов. Природа 551 , 214–217 (2017).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

55.

Лю, X. С., Чжан, Х. В. и Лу, К. Сверхтвердые и сверхстабильные наноламинированные структуры никеля, вызванные деформацией. Наука 342 , 337–340 (2013).

ADS CAS PubMed Статья Google ученый

Оценка алюминиевого сплава для пластичности

1. Введение

Алюминий составляет примерно 8% земной коры, что делает его вторым после кремния (27.7%). Его можно легировать с другими элементами для изменения свойств по желанию ^[15] . Механические свойства — это меры реакции материала на приложенную нагрузку, которые определяют диапазон полезности материала и устанавливают ожидаемый срок службы, хотя он может быть изменен термообработкой. Среди двенадцати (12) основных элементов, добавленных к алюминию, часто используется магний. Четыре цифры используются для описания деформируемых и литых сплавов, которые далее подразделяются на термическую обработку на твердый раствор и термообработку без растворения.Деформируемые сплавы обычно используются для дальнейшего изготовления ^[11] .

^[16] , исследовано на твердом растворе AA5182 Mg в Al, с легирующими элементами, полученными из Al -5,0% Mg -0,3% Mn -0,1% Cu- 0,2% Si -0,2% Fe (мас.%), Прокаткой и отожженные листы. Автор варьировал только толщину образцов от 1,5 мм до 2,0 мм. Он добавил Mg для увеличения прочности за счет твердого раствора и улучшения способности к деформационному упрочнению. ^[13] Эксперимент посвящен сверхпластической реакции формования алюминия AA7075 при температуре приблизительно 516 ^o ° C в алюминиевом сплаве толщиной 5 мм. ^[1] произвел сплав, содержащий 4% цинка по весу и различный состав магния по весу, ^[3] провел эксперименты с тремя различными сплавами Al-Cu с 3,6 и 9 вес. % Cu и испытал как механически, так и химически. . ^[15] высказал предположение о необходимости оценки влияния этих вариаций содержания меди и магния на твердость и пластичность. Твердость — это мера устойчивости материала к локальной пластической деформации или сопротивления металла пластической деформации, обычно путем вдавливания.Чем мягче материал, тем больше и глубже вмятина ^[14] .

Целью этого исследования было заполнить пробел в знаниях о варьировании процентного веса двух составляющих; магния от 2,5 до 3,5% и меди от 1,8 до 2,5% и оценить влияние изменений на твердость и относительное удлинение с целью определения пластичности сплава, как предложено в ^[15] . В разделе I мы представляем предварительную основу для этого расследования, раздел 2.0 обсуждались материалы и экспериментальные процедуры, в разделе 3.0 обсуждались результаты экспериментов, а в разделе IV мы делали выводы о доказательствах, полученных в результате эксперимента.

Для простоты и простоты изложения мы ссылаемся на сплав из 6% Zn, 2,5% Mg, 3,0% Cu , 0,03% Mn, 0,23% Cr и остаток Al как сплав с 2,5% Mg, 3,0% Cu , поскольку упор делается на эти два компонента (Mg и Cu), а алюминий уравновешивает сплав. Кроме того, в соответствии с исследованием ^[15] , веса других компонентов в сплавах были приняты постоянными.

Пластичность позволяет придавать компонентам необходимую форму путем приложения давления и / или перемещения инструмента в специально разработанных формовочных машинах. Это также мера эластичности или мягкости металла, которая часто измеряется удлинением и твердостью материала ^[9] .

Твердость по-разному определяется как устойчивость к местному проникновению, царапинам, механической обработке, износу или истиранию, а также к текучести. Множественность определений и соответствующее множество инструментов для измерения твердости вместе с отсутствием фундаментального определения указывает на то, что твердость может быть не фундаментальным свойством материала, а скорее составным свойством, включая пластичность, предел текучести, деформационное упрочнение и т. Д. предел прочности на разрыв, модуль упругости и др. ^[9] .

^[7] рассматривает термическую обработку как группу промышленных и металлообрабатывающих процессов, используемых для изменения физических, а иногда и химических свойств материала. Чаще всего применяется в металлургии. Методы термообработки включают отжиг, цементирование, дисперсионное упрочнение, отпуск и закалку.

Кроме того, в ^[5] провозглашается, что термообработка алюминиевых сплавов часто ограничивается конкретными операциями, используемыми для повышения прочности и твердости дисперсионно-твердеющих деформируемых и литых сплавов.Их обычно называют «термообрабатываемыми» сплавами, чтобы отличить их от тех сплавов, в которых невозможно добиться значительного упрочнения путем нагрева и охлаждения. ^[2] пришел к выводу, что термическая обработка, проводимая для повышения прочности алюминиевых сплавов, обычно представляет собой трехэтапный процесс, а именно: (i) термообработка в растворе: растворение растворимых фаз; (ii) закалка: развитие пересыщения; и (iii) старение: осаждение растворенных атомов либо при комнатной температуре (естественное старение), либо при повышенной температуре (искусственное старение или термообработка с осаждением).

Общее требование к дисперсионному упрочнению перенасыщенного твердого вещества включает образование мелкодисперсных осадков во время термической обработки старением (которая может включать либо естественное старение, либо искусственное старение).

^[2] и ^[10] сделали роль термической обработки более ясной, таким образом обрисовав в общих чертах конкретные функции термической обработки; повышение пластичности, снятие внутренних напряжений, измельчение зерна, повышение твердости или прочности на разрыв, достижение изменений химического состава металлов, как в случае цементирующего упрочнения; модификация электропроводности; повышение ударной вязкости; и развитие рекристаллизованной структуры в холоднодеформированном металле.

Пластичность часто измеряют по отношению к удлинению. Традиционные меры пластичности — это инженерная деформация при разрыве (обычно называемая удлинением). Испытания на растяжение проводятся по нескольким причинам, одной из которых было измерение и определение относительного удлинения ^[14] .

2. Материалы и методы

Материалы, используемые для этого эксперимента, включают коммерчески доступный алюминий чистотой 99,9% в виде пучков проводов, 99.5% цинка и 99,5% меди в виде осадка, магниевые лиганды, ферро-хром (Fe-Cr), феррохром, сплав 23% ферро и 77% хрома в гранулах, ферромарганец (Fe-Mn) 20% ферро и 80% марганца и сера. Другие материалы включают в себя решение для сцепки туркеров, машину для определения твердости по Виккеру, цифровую машину для взвешивания и фотографический визуальный металлографический микроскоп после ^[15] .

Постоянная форма была разработана для изготовления стандартных образцов сплава диаметром 5 мм и длиной 30 мм.Процентное содержание Mg и Cu варьировалось от 2,5% до 3,5% и 1,8% до 3,0% соответственно, в то время как Mn, Cr и Zn оставались постоянными, поскольку алюминий завершает смесь во всех случаях. В таблице 1 показаны конфигурации сплава, принятые для этого эксперимента ^[15] .

Таблица 1.

ВЕС КОМПОНЕНТОВ, ОТКАЗЫВАЮЩИЙ ОТ ВАРИАНТОВ В MG И CU

Портативный цифровой весоизмерительный прибор использовался для измерения компонентов сплава, как показано в таблице 1. После измерения тигель был помещен в печь, чтобы предварительно нагреть его до температуры 200 ° C, устраняя содержание влаги и подготовив его к операции плавления. .Затем температуру доводили до 450 ° C, как это необходимо, перед введением металла. При этой температуре огнеупорный тигель, содержащий измеренный алюминий, загружали в печь порциями в соответствии с изменениями содержания магния и меди. Температуру постепенно повышали до 600 ° C с последующим постепенным увеличением на 50 ° C в час до достижения температуры 1050 ° C. Тем не менее, температура плавления чистого алюминия составляет около 660 ° C, но необходимо перегреть до такой температуры кипения, чтобы достичь этой температуры, более близкой к другим компонентам, таким как хром, и для надлежащей гомогенизации.Смесь помещали в печь на два (2) часа; затем его удалили, чтобы ввести оставшиеся компоненты, предварительно нагретые. Загрузили цинк, имеющий температуру плавления 420 ° C. Он легко плавится, так как был в гранулированной форме. Через час печь выключили, чтобы снизить температуру, необходимую для введения магния. В качестве направляющей использовалась труба для предотвращения контакта магния с атмосферным кислородом, что делает его легковоспламеняющимся ^[12] .

Сразу после загрузки магния во всем литейном цехе возникла подсветка.Затем последовало тщательное перемешивание с использованием ковша. Смесь полностью разжижается, затем по очереди загружают медь и другие компоненты. Поскольку хром существует в виде Fe-Cr с приблизительно 67% хрома и 33% двухвалентного железа (железа) ^[6] , это снизило температуру плавления хрома примерно до 900 ° C. Температуру повысили до 1700 ° C для размещения Fe-Mn. После 30 минут нагревания был введен порошок ферромарганца, а затем сера для окисления (уничтожения) Fe в Cr и Mn в качестве последнего загружаемого компонента.Примеси осаждались в виде шлака.

Подача была непрерывной и быстрой, чтобы избежать воздействия кислорода, который может вызвать внешнее затвердевание сплава. Разливку прекратили сразу после того, как на стояках и литнике формы был замечен металл, что указывало на хорошо заполненную полость. Сплаву давали затвердеть и через час он был вытеснен из формы. Затем ложкой из нержавеющей стали очистили полость и подготовили ее к следующей операции литья.Термическую обработку проводили, как указано в таблице 2.

Таблица 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ

Из сплавов было отобрано

образцов для проведения испытания на твердость по Виккерсу. Поверхность образцов была подготовлена ​​для микроструктурных / металлографических исследований. Использовался измеритель микротвердости, который может работать с образцом размером 100 x 100 мм с нагрузкой от 10 до 1000 Н. Результат твердости представлен в Таблице 3 и на Рисунках 1 и 2 соответственно.Относительное удлинение было вычислено и представлено на рисунках 3 и 4. Наблюдаемые структуры представлены на рисунках 5-10.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Влияние изменения процентного содержания магния на твердость

Из таблицы 3 и рисунка 1 образец 4 представляет собой сплав, состоящий из 6% Zn, 2,5% Mg, 2,5% Cu, 0,03% Mn, 0,23% Cr и баланса алюминия в соответствии с Экспериментальная дизайн. Перед термообработкой он имел твердость 99,9 HV в литом виде. Затем сплав нагревали до 300 ° C, отжигали для снятия напряжений в печи при 420 ° C.После обработки значение твердости увеличилось до 107,70 Hv. Последствия этой термической обработки для пластичности и твердости заключаются в том, что термическая обработка улучшает твердость этого сплава. Сплав, имеющий состав 3,0% по массе Mg и 1,8% по массе Cu, имел твердость 122,6 Hv перед термообработкой. Следствием этого является то, что увеличение% мас. Mg возвратно-поступательное увеличение твердости. Сравнение сплава с 3,0% по массе Mg и 1,8% по массе Cu и сплава с 2,5% Mg, 2,5% Cu показывает увеличение на 7. Значение твердости 1 Hv после термообработки. Это также показатель того, что 0,5% мас. прирост Mg произведено 7.1 Hv. Этот результат указывает на то, что дополнительный Mg увеличивает твердость сплава.

Таблица 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ НА ЖЕСТКОСТЬ, ПОЛУЧЕННЫЕ ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СПЛАВЫ

Общая оценка рисунка 1 показала увеличение твердости сплава независимо от% мас. легирующих элементов. Похоже, что любое увеличение содержания Mg в% по массе может привести к увеличению пластичности, так как пластичность была связана с твердостью по шкале ^[9] .Микрофотография также показала лучшее связывание легирующих компонентов с увеличением Mg. На Рисунке 1 при размещении рядом с Таблицей 3 заметно изменение твердости, которое осталось менее значительным в образцах 5 и 6, сплавах с 3,0 и 3,5% Mg по весу соответственно.

Аналогичным образом, сплав, содержащий 3,5% Mg, имеет значение твердости 120 Hv до термообработки и 126 Hv после термообработки. Увеличение процентного содержания Mg и термическая обработка могут быть причиной увеличения твердости.Этот результат подтвердил выводы ^[8] . В ответ на увеличение Mg наблюдалось непрерывное увеличение значения твердости.

Рис ure 1 . Кривая твердости по Виккеру в зависимости от процентного содержания магния

Аналогичным образом, образец 6 с составом 88,51% Al, 6% Zn, 3,5% Mg, 2,5% Cu, 0,03% Mn и 0,23% Cr имел значение твердости 114,7 в литом состоянии и 113,7 при снятии напряжения и отжиге. обрабатывать в духовке с температурой замачивания 420 ° C и временем замачивания три (3) часа.В реакции на термообработку ожидалось увеличение значения твердости, но оказалось наоборот.

Сплав с комбинацией 88,00% Al, 6% Zn, 2,5% Mg и 3,0% Cu, представленный на Рисунке 1 и в Таблице 3, имеет 117,3 Hv до термообработки. Чтобы понять роль Mg в свойствах твердости и пластичности этого сплава, при увеличении Mg до 3,0% твердость увеличивалась.

Рис ure 2 . Кривая значения твердости по Виккеру в зависимости от процентного содержания меди

Несмотря на это увеличение, следует отметить однородность сплава. Этот результат отражает незначительность изменений Mg в зависимости от твердости и противоречит результатам, полученным в выводах ^[4] (2010).

Рис ure 3 . Кривая относительного удлинения (% е) от изменения процентного веса магния

3.2. Влияние процентного изменения меди на твердость

Медь — пластичный материал, ^[3] . Добавление Cu приводило к линейному увеличению микротвердости. Исследование на Рисунке 2 показало, что увеличение процента по весу Cu имеет повышенный потенциал твердости со сплавом с 3,0% Cu, наивысшим показателем твердости которого является 120,3 Hv. В другом случае твердость снизилась, когда 2,5% мас. Сплав Cu показал падение с 117,7 до 113,7 Hv. Однако в выборке 7 наблюдался рост; эти колебания могут быть вызваны ошибкой человека или термической обработкой сплава. Результат предсказывает, что увеличение процентного содержания Cu приводит к соответствующему увеличению на 13,4 Hv значений твердости до и после термообработки. Исходя из вышеизложенного, сплав с составом 3,5% Mg, 3,0 Cu имеет значение твердости 117,3 Hv в отливке до термообработки, и это значение увеличилось до 120,3 Hv после термообработки. Увеличение может быть связано со снятием напряжения — отжигом, который прошел сплав, когда он выдерживался при температуре 430 ^o ° C в течение двух с половиной (2.5 часов. Сценарий увеличения значения твердости показан на Рисунке 2. Подразумевается, что увеличение любого% веса Cu влияет на соответствующее увеличение пластичности и твердости. Этот результат стоит в очереди за результатом ^[1] . Сплав может не иметь улучшенной коррозионной стойкости из-за гальванической реакции с медью, но может быть более пластичным ^[4] .

Исследование микроструктуры также выявило снижение степени уплотнения с увеличением% масс. т. Cu вдоль волокон. Есть пористые участки, которые могут быть участками ингибирования коррозии и могут отрицательно сказаться на пластичности сплава.

3.3. Влияние изменения содержания магния на относительное удлинение и микроструктуру алюминиевого сплава

На рис. 3 представлена ​​кривая относительного удлинения в зависимости от изменения в процентах по массе. Mg. Микроструктуры сплавов в процентах мас. содержания Mg варьировалось от 2,5% до 3,5%, представленных на Рисунке 5, Рисунке 6 и Рисунке 7 соответственно.Можно заметить, что у сплава с массой 2,5% было зафиксировано среднее удлинение 25,67%. Сплав с 3,0% мас. зарегистрировано среднее относительное удлинение 18,67%. Тенденция сохранилась при использовании сплава 3,5% мас. Mg регистрирует среднее удлинение 130,00% как наибольшее удлинение, полученное в эксперименте. Это означает, что увеличение Mg привело к увеличению удлинения.

Интерпретация микрофотографий выявила меньшее уплотнение в матрице сплава 2,5 мас. %.т. Mg. С увеличением уплотнения матрицы при более высоких% масс. Mg. Подразумевается, что увеличение мас.% Mg увеличивает способность сплава к удлинению, что за счет растяжения улучшает пластичность сплава.

3.4. Влияние вариации содержания меди на относительное удлинение (% e) и микроструктуру алюминиевого сплава

Пластичность часто измеряют в зависимости от удлинения. Испытания на растяжение проводятся по нескольким причинам, одной из которых было измерение и определение относительного удлинения ^[14] .Результат, представленный на Рисунке 4, показывает увеличение относительного удлинения, зарегистрированное для сплава с содержанием меди 1,8%, 2,5% и 3,0% соответственно. Это увеличение подразумевает повышение пластичности сплава.

С другой стороны, спонтанное увеличение относительного удлинения было зарегистрировано в сплаве с 2,5% Cu. Это значение снизилось, что может быть связано с ошибкой человека или типом термообработки сплава. Сообщалось, что сплав с 3,0% Cu улучшает удлинение сплава. Подразумевается, что чем выше% вес. чем медь, тем более пластичный и растяжимый материал.

Рис ure 4 . Кривая относительного удлинения (% е) от изменения процентного веса меди

Этот результат совпадает с результатом ^[3] , поскольку Cu увеличивает скорость течения сплава и делает его более пластичным.

Рис ure 5 . Микроструктура сплава 2,5% Mg X 250

Рис ure 6 . Микроструктура сплава 3,0% Mg X 250

Рис ure 7 . Микроструктура сплава 3,5% Mg X 250

На микрофотографии сплава с 89,41% Al, 6% Zn, 2,5% Mg, 1,8% Cu, 0,03% Mn и 0,23% Cr, закаленного в воде при 490 ° C, видно, что Al, окруженный Zn и другими составляющими, рассеиваться по всему сплаву, как показано на рисунках 8, 9 и 10.Этот сплав также имеет удлинение 10% при скорости деформации 0,1 мм. Что касается сплава с 3,0% мас. Cu, приращение удлинения почти равномерное и превышает показатели с 1,8 и 2,5% мас. Cu. Этого можно ожидать, исходя из роли Cu в сплаве. Как правило, увеличение% мас. Cu улучшит пластичность, пластичность и, соответственно, удлинение алюминиевого сплава.

Рис ure 8 . Микроструктура сплава 1,8% Cu X250

Рис ure 9 . Микроструктура сплава 2,5% Cu X250

Рис ure 10 . Микроструктура сплава 3,0% Cu X250

4. Заключение

Были изготовлены образцы алюминиевых сплавов с составами из 6% Zn, 2,5% -3,5% Mg, 1,8% -3,0% Cu, 0,03% Mn, 0,23% Cr и Al в качестве остатка во всех случаях.Изменение содержания 2,5-3,5% Mg и 1,8-3,0% Cu и оценка пластичности этих сплавов были главным достижением этого эксперимента. Пластичность измеряли по твердости и относительному удлинению. Увеличение процентного веса магния с 2,5% до 3,5% увеличивало твердость сплава, но не так сильно, как медь. Аналогичным образом, увеличение процентного содержания меди с 2,5 до 3,0% увеличило твердость сплава с 119 до 120,30 Hv. Пластичность сплавов также увеличивалась с увеличением содержания меди или магния.

Увеличение процентного веса магния вызвало соответствующее увеличение относительного удлинения, поскольку сплав с 3,5% вес. Конфигурация Mg зафиксировала максимальное удлинение 130,00%, а уменьшение процентного веса уменьшило% удлинения сплава.

Механические свойства алюминиевых сплавов зависят не только от содержания легирующих элементов, но также от их относительного химического состава друг с другом и термической обработки сплава. Сплав 3.5% Mg, 1,8% Cu могут быть рекомендованы для применений с высоким удлинением на основе регистрации максимального процентного удлинения 130%.

Список литературы

[1]	Агарвал Л., Ракеш Ю. и Абхишек С. (2012). Влияние содержания магния на механические свойства сплавов Al-Zn-Mg. Международный журнал по новейшим технологиям 3 (1): 137-140.
	В статье
[2]	Акий, А.О. (1997). Введение в технологию производства, Ambik press, Нигерия. Стр. 22-56.
	В статье
[3]	Al-Rawajfeh, A.E. и Al Qawabah, S.M.A. (2009). Исследование механических свойств и коррозионной стойкости технически чистого алюминия при добавлении меди. Emirates Journal for Engineering Research, 14 (1), 47-52.
	В статье
[4]	Aniruddha, M.(2010). Испытание алюминия на растяжение при высокой температуре. Национальный технологический институт Rourkela-769008 не опубликован. Оценка проводилась на сайте http://ethesis.nitrkl.ac.in/1805/1/final_year_project_report_aniruddhameena.pdf 22.01.2012.
	В статье
[5]	Budgen, N.F. (1933). Термическая обработка и отжиг алюминия и его сплавов. Шервуд пресс Инк. Кливленд, Огайо. Стр. 43-57.
	В статье
[6]	Даян А. Д. и Пейн А. Дж. (2001). Механизмы токсичности хрома, канцерогенности и аллергенности: обзор литературы с 1985 по 2000 год. Человек и экспериментальная токсикология 20 (9): 439-451.
	В статье
[7]	Dossett, J. Л. и Бойер, H.E (2006). Практическая термообработка. ASM International. Стр. 17-22.
	В статье
[8]	Исламгалиев Р.К., Юнусова Н.Ф., Никитина М.А., Нестеров К.М., (2010). Влияние легирующих элементов на сверхпластичность ультрамелкозернистого алюминиевого сплава. Развитие материаловедения. 25 (2010) 241-248.
	В статье
[9]	John, S., Видосич, Дж. П., Гарольд, В. Х. и Дональд, Д. Д. (1996). Strength of Materials (Механические свойства материалов). Стр. 1-68.
	В статье
[10]	Keith, P. (2000). Приложения для управления технологическим процессом для испытаний материалов и определения их характеристик. Оценка проводилась на сайте http://www.industrialheating.com/articles/86135-process-control-applicatios-formaterialstesting-and-characterization 7 июня 2011 г.
	В статье
[11]	Lyle, J.P., Granger, D.A., and Sanders, R.E. (2005). Алюминиевые сплавы. Оценка проводилась на сайте http://en.wikipedia.org/wiki/ullmann%27s_encyclopedia_of_industrial_chemistry/ww.v.engineering.de/pro.of.Al.pdf 31/03/2011.
	В статье
[12]	Mohammed, S.(2010). Справочник по легированию цветных металлов. Неопубликованный документ, представленный во время внутреннего семинара в Национальном металлургическом центре, Jos. Pp 1-15.
	В статье
[13]	Murray, M. (2002). Обработка трением с перемешиванием создает сверхпластичность алюминиевого сплава. Оценка проводилась на сайте http://www.industrialheating.com/Articles/Cover_Story/192d4d11febb 7010VgnVCM100000f932a8c0, 01.01.2011.
	В статье
[14]	Samsudi, S. (2011). Лекция по материаловедению «Механические свойства и испытания» (SSP 2412). Физический факультет, факультет естественных наук, Технологический университет Малайзии.
	В статье
[15]	Tuleun L. T., Amine, J.D. и Abubakar, K., (2014). Влияние вариации магния и меди на механические свойства алюминиевого сплава X7475 ». Американский журнал материаловедения и инженерии , т. 2, вып. 4 (2014): 54-61.
	В статье
[16]	Zhenguo, C. (2010). Сверхпластичность крупнозернистых алюминиевых сплавов. Оценка проводилась на сайте http://www.materials.manchester.ac.uk/documents/research/epsrc/latest/Project%20Number%203%20%20 Superplasticity% 20of% 20coarse% 20grained% 20aluminium% 20s сплава.pdf от 28.10.2010.
	В артикуле

% PDF-1.6 % 1 0 объект > / OCG [5 0 R] >> / StructTreeRoot 6 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 7 0 объект > эндобдж 2 0 obj > транслировать 2006-03-16T12: 02: 11 + 01: 002006-03-16T12: 02: 09 + 01: 002006-03-16T12: 02: 11 + 01: 00Adobe Acrobat 6. 0application / pdfuuid: ef1976f6-64df-450e-b2f6 -a3409ec50427uuid: 0d2e57ff-133b-4a19-8fce-0ad3152e8127 Adobe Acrobat 6.0 конечный поток эндобдж 3 0 obj > / Кодирование> >> >> эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > / PageElement> >> / Имя (верхний колонтитул) / Тип / OCG >> эндобдж 6 0 obj > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > / XObject> >> / Аннотации [23 0 R] / Родитель 4 0 R / MediaBox [0 0 595 842] >> эндобдж 12 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / Свойства> / ExtGState> >> / Тип / Страница >> эндобдж 13 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / Свойства> / ExtGState> >> / Тип / Страница >> эндобдж 14 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / Свойства> / ExtGState> >> / Тип / Страница >> эндобдж 15 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] / Свойства> / ExtGState> >> / Тип / Страница >> эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > транслировать xVKoF ^ 7IENH ^. qMb? dFHiCÄ1 皔 rRb% Ѕ («MQ5? Ia (\ -DfMXYZ5B | QH» FP) b =; L) ћC

Пластичность нанодвойникового алюминия и алюминиевого сплава

Абстрактные

Нанодвойниковые (nt) металлы были интенсивно изучены и показали уникальные механические свойства, включая высокую прочность и высокую пластичность. Хотя двойники могут быть введены в металлы с гранецентрированным кубом (ГЦК) посредством отжига (двойники отжига), деформации (двойники деформации) и роста (двойники роста), большинство этих двойниковых металлов имеют низкую энергию дефекта упаковки (SFE).Двойная способность ГЦК-металлов по-прежнему в значительной степени контролируется их SFE. Следовательно, высокая ЭДУ алюминия обычно препятствует образованию двойников в алюминии (Al). Эта диссертация посвящена внедрению нескольких инновационных стратегий, которые могут ввести двойники роста с высокой плотностью в Al и Al сплавы, и исследовать влияние двойникования на упрочнение и пластическую деформацию этих двойниковых сплавов. Двойники роста наблюдались в тонкой поликристаллической пленке из алюминия, изготовленной методом магнетронного распыления.И механизм образования двойников обсуждался с термодинамической точки зрения. Затем мы показываем, что двойные границы высокой плотности могут быть введены в пленки Al путем настройки текстуры пленок без каких-либо затравочных слоев. Просвечивающая дифракция Кикучи и просвечивающая электронная микроскопия исследования текстурированных пленок Al (111), (110) и (112). Эпитаксиальная пленка Al (112) имеет самую высокую плотность ITB, потому что варианты-близнецы (335) и (535) разделены островками Al (102), способствующими образованию ITB.Таким образом, меньший размер домена может быть достигнут путем введения HAGB в двойниковую бикристаллическую структуру для подавления аномального роста одного варианта. Кроме того, двойниковые границы в Al, по-видимому, являются более сильными барьерами для дислокаций, чем обычные высокоугловые границы зерен. Помимо настройки двойниковой структуры путем изменения ориентации роста, в матрице Al использовалось легирование. Изготовлен высокопрочный эпитаксиальный сплав AlMg с двойниковой структурой высокой плотности. Сильные барьеры ITB играют важную роль в укреплении пленки.В сочетании с упрочнением твердого раствора расчетное напряжение течения хорошо коррелировало с экспериментальными данными. Знания, полученные в результате этого исследования, могут облегчить разработку высокопрочных, легких и пластичных алюминиевых сплавов.

Кристаллическая пластичность конечно-элементное моделирование сжатия чистого алюминия

Деформация поликристалла определяется деформацией монокристалла. Лучший способ справиться с поведением поликристаллической деформации — применить свойства монокристалла к поликристаллу статистическим методом.Если расположение беспорядочное и бессистемное без каких-либо явных текстур, деформации поликристалла могут быть получены путем усреднения деформации монокристалла. Если есть какие-то тенденции к тому, что монокристалл в поликристаллических материалах располагается вдоль определенного направления, свойства поликристалла могут быть получены с помощью средневзвешенного значения. В конститутивной модели поликистоза пластическая деформация поликристалла может быть получена из среднего значения пластической деформации монокристалла.Основополагающая модель пластичности кристаллов [1], зависящая от скорости, в отношении скрытого упрочнения в анализе методом конечных элементов (КЭ) разработана для моделирования осадки при сжатии чистого алюминия. Для сравнения влияния различных моделей конечных элементов на результаты моделирования в программе конечных элементов ABAQUS используются соответственно модели Тейлора и поликристаллические модели конечных элементов для моделирования развития текстуры деформации с использованием определяющих уравнений кристалла, зависящих от скорости.Чтобы получить беспорядочно однородные равноосные зерна, образцы дифракции обратного рассеяния электронов (EBSD) были приготовлены методом Мао [2] и Raabe et al. [3], образцы чистого алюминия были трижды кованы по трем ортогональным размерам с деформациями 25%, 15% и 5% соответственно. Образцы отжигались при 500 ° C. Все исходные данные экспериментов вводились в подпрограмму UMAT программы ABAQUS для моделирования одноосного сжатия (осадки) алюминиевой пластины [4].С увеличением истинной деформации кристалл может вращаться и легко формировать шелковые текстуры. Следовательно, предсказанная и экспериментальная текстуры шелка имеют тенденцию быть более резкими и прочными соответственно. Результаты двух поликристаллических моделей близки к экспериментальным результатам. При одноосном сжатии образуется только один вид шелковой текстуры (текстуры), а оси шелка располагаются в центре полюсной фигуры. В то же время очевидно, что меньшая часть кристаллов распределена по осям и.Однако при одинаковой истинной деформации значения напряжений из двух результатов моделирования ниже, чем из экспериментальных результатов. Сравнивая с контурной картой деформации чистого алюминия при различных деформациях, поликристаллическая модель конечных элементов может точно предсказать деформацию барабана из чистого алюминия во время одноосного сжатия.