پیری طبیعی چگونه بر آلیاژهای آلومینیوم تأثیر می گذارد؟

پیری طبیعی پدیده ای است که در بسیاری از مواد از جمله آلیاژهای آلومینیوم رخ می دهد. من به عنوان تأمین کننده آلیاژهای آلومینیومی با کیفیت بالا ، دست اول شاهد بوده ام که چگونه پیری طبیعی می تواند بر این مواد تأثیر بگذارد. در این وبلاگ ، ما روشهای مختلفی را که پیری طبیعی بر آلیاژهای آلومینیوم تأثیر می گذارد و چرا برای تولید کنندگان و پایان دادن به آنها بسیار مهم است ، بررسی خواهیم کرد.

درک پیری طبیعی در آلیاژهای آلومینیوم

پیری طبیعی ، که به عنوان پیری دما نیز شناخته می شود ، فرایندی است که در آن خواص مکانیکی یک آلیاژ آلومینیوم با گذشت زمان هنگام ذخیره در دمای محیط تغییر می کند. این فرایند در درجه اول توسط بارش ذرات ریز در ریزساختار آلیاژ هدایت می شود. هنگامی که یک آلیاژ آلومینیوم محلول - گرما - تصفیه شده و سپس خاموش است ، در حالت محلول جامد اشباع نشده است. در دمای اتاق ، اتم های اضافی املاح شروع به خوشه بندی می کنند و رسوبات کوچکی را تشکیل می دهند.

میزان پیری طبیعی به عوامل مختلفی از جمله ترکیب آلیاژ ، عملیات حرارتی اولیه و شرایط ذخیره بستگی دارد. به عنوان مثال ، برخی از آلیاژهای آلومینیوم ، مانند سری 6000 ، بیشتر از سایرین مستعد ابتلا به پیری طبیعی هستند. این آلیاژها به طور معمول حاوی منیزیم و سیلیکون به عنوان عناصر اصلی آلیاژ هستند که به روند سخت شدن بارش در طول پیری طبیعی کمک می کنند.

اثرات روی خصوصیات مکانیکی

سختی و قدرت

یکی از مهمترین اثرات پیری طبیعی بر آلیاژهای آلومینیوم افزایش سختی و قدرت است. از آنجا که جریمه ها در ریزساختار آلیاژ شکل می گیرند ، آنها به عنوان موانعی برای حرکت جابجایی عمل می کنند. جابجایی ها نقص خط در شبکه کریستالی یک فلز هستند و حرکت آنها مسئول تغییر شکل پلاستیک است. هنگامی که دررفتگی ها با رسوبات روبرو می شوند ، یا پین می شوند یا مجبور می شوند در اطراف آنها تعظیم کنند ، که به انرژی بیشتری نیاز دارد و بنابراین قدرت و سختی آلیاژ را افزایش می دهد.

به عنوان مثال ، در 6061 آلیاژ آلومینیوم ، که به طور گسترده در کاربردهای ساختاری مورد استفاده قرار می گیرد ، پیری طبیعی می تواند منجر به افزایش قابل توجهی در قدرت عملکرد آن شود. این بهبود در خواص مکانیکی می تواند در بسیاری از برنامه ها ، مانند هوافضا و اجزای خودرو ، که در آن نسبت به وزن بالا - به وزن بالا نیاز است ، مفید باشد. با این حال ، توجه به این نکته حائز اهمیت است که افزایش قدرت نیز با کاهش انعطاف پذیری همراه است.

انعطاف پذیری

انعطاف پذیری توانایی یک ماده برای تغییر شکل پلاستیکی قبل از شکستگی است. با افزایش سختی و استحکام یک آلیاژ آلومینیوم در طول پیری طبیعی ، انعطاف پذیری آن کاهش می یابد. جریمه های جریمه ای که به تقویت آلیاژ کمک می کند ، حرکت دررفتگی ها را نیز محدود می کند ، که باعث تغییر شکل پلاستیک می شود که آلیاژ می تواند در آن قرار بگیرد.

در برنامه هایی که انعطاف پذیری بسیار مهم است ، مانند برخی از فرآیندهای تشکیل دهنده یا در مؤلفه هایی که نیاز به تحمل بارهای ضربه دارند ، کاهش انعطاف پذیری به دلیل پیری طبیعی می تواند یک نگرانی باشد. به عنوان مثال ، در عملیات تشکیل ورق فلز ، یک آلیاژ کمتر انعطاف پذیر ممکن است در طی فرآیندهای خمش یا کششی مستعد ترک خوردگی باشد. بنابراین ، برای تولید کنندگان ضروری است که هنگام استفاده از آلیاژهای آلومینیومی با سن طبیعی ، تجارت را با دقت بین قدرت و انعطاف پذیری در نظر بگیرند.

تأثیر بر مقاومت در برابر خوردگی

خوردگی عمومی

پیری طبیعی همچنین می تواند در مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای آلومینیوم تأثیر بگذارد. در بعضی موارد ، تشکیل رسوبات در طول پیری طبیعی می تواند منجر به ایجاد سلولهای میکرو گالوانیک در ریزساختار آلیاژ شود. سلولهای میکرو گالوانیک هنگامی اتفاق می افتد که دو مرحله مختلف با پتانسیل های مختلف الکتروشیمیایی در حضور یک الکترولیت با یکدیگر در تماس باشند.

به عنوان مثال ، اگر رسوبات از پتانسیل الکتروشیمیایی متفاوتی نسبت به ماتریس اطراف برخوردار باشند ، بسته به پتانسیل های نسبی آنها می توانند به عنوان آند یا کاتدها عمل کنند. این می تواند منجر به خوردگی ترجیحی فاز آندی شود ، که ممکن است منجر به شروع و انتشار گودالهای خوردگی بر روی سطح آلیاژ شود. با این حال ، تأثیر پیری طبیعی بر مقاومت در برابر خوردگی عمومی بسته به ترکیب آلیاژ و محیط خاص می تواند متفاوت باشد.

ترک خوردگی استرس (SCC)

ترک خوردگی استرس نوعی خوردگی است که هنگامی که یک ماده در حالی که تحت استرس کششی قرار می گیرد ، در معرض محیط خورنده قرار می گیرد. پیری طبیعی می تواند بر حساسیت آلیاژهای آلومینیوم به SCC تأثیر بگذارد. تغییرات در ریزساختار آلیاژ در حین پیری طبیعی می تواند بر توزیع استرس و تشکیل محصولات خوردگی تأثیر بگذارد ، که می تواند خطر SCC را افزایش یا کاهش دهد.

برای برخی از آلیاژهای آلومینیومی ، مانند سری 7000 ، که به دلیل قدرت بالای آنها شناخته شده اند اما نسبتاً مستعد ابتلا به SCC هستند ، پیری طبیعی می تواند نقش مهمی در تعیین عملکرد طولانی مدت آنها در محیط های خورنده داشته باشد. عملیات حرارتی مناسب و کنترل فرآیند پیری طبیعی می تواند به به حداقل رساندن خطر SCC در این آلیاژها کمک کند.

تأثیر بر قابلیت ماشینکاری

ماشینکاری آلیاژ آلومینیوم خاصیت دیگری است که می تواند تحت تأثیر پیری طبیعی قرار گیرد. قابلیت ماشینکاری به سهولتی که با آن می توان یک ماده را می توان از جمله عملیاتی مانند چرخش ، فرز و حفاری استفاده کرد ، اشاره دارد.

با افزایش سختی آلیاژ آلومینیوم در طول پیری طبیعی ، نیروهای برش مورد نیاز برای ماشینکاری نیز افزایش می یابد. این می تواند منجر به سایش سریعتر ابزار ، کاهش کیفیت سطح سطح و افزایش مصرف برق در طول عملیات ماشینکاری شود. علاوه بر این ، کاهش انعطاف پذیری می تواند باعث شود تراشه ها راحت تر از بین بروند ، که می تواند منجر به تشکیل تراشه ناپیوسته تر شود. این بسته به فرآیند خاص ماشینکاری ، می تواند یک مزیت و هم یک ضرر باشد.

به عنوان مثال ، در برخی از عملیات ماشینکاری با سرعت بالا ، تشکیل تراشه ناپیوسته تر می تواند مفید باشد زیرا احتمال گرفتاری تراشه را کاهش می دهد و باعث افزایش کارایی کلی ماشینکاری می شود. با این حال ، در موارد دیگر ، مانند ماشینکاری دقیق ، کاهش کیفیت سطح سطح به دلیل افزایش سختی و تشکیل تراشه شکننده می تواند یک مشکل باشد.

برنامه ها و ملاحظات

برنامه های هوافضا

در صنعت هوافضا ، از آلیاژهای آلومینیوم به دلیل نسبت وزن بالا به وزن استفاده می شود. آلیاژهای آلومینیومی به طور طبیعی سالخورده ، مانند آلیاژ 7075 ، معمولاً در سازه های هواپیما از جمله بال و بدنه مورد استفاده قرار می گیرند. افزایش قدرت و سختی ناشی از پیری طبیعی باعث می شود این آلیاژها برای تحمل فشارها و بارهای زیاد در هنگام پرواز مناسب باشند.

با این حال ، مهندسان هوافضا باید اثرات پیری طبیعی را بر عملکرد طولانی مدت قطعات در نظر بگیرند. به عنوان مثال ، کاهش انعطاف پذیری و پتانسیل ترک خوردگی استرس در هنگام طراحی و نگهداری سازه های هواپیما باید در نظر گرفته شود.

Stainless Steel Coil for Heat Exchanger(001) Printed PPGI Steel Coil for sale

برنامه های خودرو

در صنعت خودرو ، از آلیاژهای آلومینیوم به طور فزاینده ای برای کاهش وزن وسایل نقلیه و بهبود راندمان سوخت استفاده می شود. آلیاژهای آلومینیومی سری 6000 ، که در معرض پیری طبیعی قرار دارند ، معمولاً در پانل های بدنه خودرو ، اجزای موتور و قطعات تعلیق مورد استفاده قرار می گیرند.

برای دستیابی به تعادل مطلوب بین قدرت ، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی ، تولید کنندگان باید فرایند پیری طبیعی را بهینه کنند. به عنوان مثال ، آنها ممکن است نیاز به کنترل زمان ذخیره و دمای اجزای آلیاژ آلومینیوم برای اطمینان از داشتن خصوصیات مکانیکی مناسب برای کاربرد خاص داشته باشند.

مدیریت پیری طبیعی

عملیات حرارتی

یکی از راه های مدیریت اثرات پیری طبیعی بر آلیاژهای آلومینیوم از طریق عملیات حرارتی است. پیری مصنوعی ، همچنین به عنوان عملیات حرارتی بارش شناخته می شود ، می تواند برای تسریع در فرآیند بارش و دستیابی به خواص مکانیکی مورد نظر در مدت زمان کوتاه تر استفاده شود. با گرم کردن آلیاژ به دمای خاص و نگه داشتن آن برای مدت معینی ، بارش ذرات ریز را می توان دقیق تر کنترل کرد.

به عنوان مثال ، در دمای T6 آلیاژ آلومینیوم 6061 ، آلیاژ محلول است - گرما - تصفیه شده ، خاموش و سپس مصنوعی در دمای حدود 175 درجه سانتیگراد برای چند ساعت. این فرایند می تواند توزیع یکنواخت تر از رسوبات و بهبود مداوم تر در خواص مکانیکی در مقایسه با پیری طبیعی ایجاد کند.

شرایط ذخیره سازی

شرایط مناسب برای ذخیره سازی همچنین می تواند در مدیریت پیری طبیعی نقش داشته باشد. از آنجا که میزان پیری طبیعی تحت تأثیر دما قرار دارد ، ذخیره اجزای آلیاژ آلومینیوم در دماهای پایین تر می تواند روند بارش را کند کند. به عنوان مثال ، در برخی موارد ، آلیاژهای آلومینیوم ممکن است در محیط های یخچال ذخیره شوند تا شروع پیری طبیعی را به تأخیر بیندازند تا اینکه آماده استفاده شوند.

اهمیت برای مشتریان ما

به عنوان تأمین کننده آلیاژهای آلومینیوم ، درک اثرات پیری طبیعی برای تهیه بهترین محصولات مناسب برای مشتریان برای کاربردهای آنها بسیار مهم است. ما می توانیم بر اساس نیازهای خاص هر مشتری ، در مورد انتخاب آلیاژ ، عملیات حرارتی و شرایط ذخیره سازی مناسب راهنمایی کنیم.

این که آیا مشتریان ما در هوافضا ، خودرو یا سایر صنایع قرار دارند ، می توانیم با در نظر گرفتن تأثیر پیری طبیعی بر خصوصیات مکانیکی ، مقاومت در برابر خوردگی و ماشینکاری مواد ، به آنها در بهینه سازی استفاده از آلیاژهای آلومینیوم کمک کنیم. ما همچنین طیف گسترده ای از آلیاژهای آلومینیوم را از جمله ارائه می دهیمسیم پیچ HR S235Jrباسیم پیچ فولادی PPGI چاپ شدهوتسیم پیچ استیل ضد زنگ 2B، برای پاسخگویی به نیازهای متنوع مشتریان.

اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد آلیاژهای آلومینیوم ما هستید یا نیازهای خاصی برای پروژه های خود دارید ، ما شما را تشویق می کنیم تا برای یک بحث دقیق با ما تماس بگیرید. تیم متخصصان ما آماده است تا در یافتن مناسب ترین راه حل ها برای برنامه های شما به شما کمک کند.

منابع

دیویس ، جونیور (ویرایش). (2001). آلیاژهای آلومینیوم و آلومینیوم. ASM International.
Totten ، Ge ، & Mackenzie ، DR (2003). کتابچه راهنمای آلومینیوم: متالورژی فیزیکی و فرآیندها. مطبوعات CRC.
Lifshin ، E. (2008). آلیاژهای آلومینیوم: راهنمای انتخاب و کاربرد. مک گرا - هیل.