Sposoby wzmacniania materiału metalowego

Jak wszyscy wiemy, zastosowanie materiałów metalowych obejmuje wiele dziedzin życia i produkcji - przemysł, rolnictwo, lotnictwo i tak dalej. Najczęściej stosowane technologie przetwarzania materiałów metalowych to odlewanie, obróbka ciśnieniowa i spawanie. Materiały formujące są sprawdzane za pomocą odpowiednich metod wykrywania pod kątem wad struktury i wydajności, a następnie przetwarzane w celu spełnienia wymagań użytkowania i wydajności. Pierwszym krokiem w produkcji każdego produktu jest wybór materiału. Najczęstszymi rodzajami uszkodzeń materiałów są zużycie, korozja i pęknięcia. Awaria zwykle pochodzi z powierzchni. Aby poprawić wytrzymałość, twardość, sztywność, odporność na zużycie, odporność na korozję i inne właściwości materiałów metalowych, zasadniczo konieczne jest modyfikowanie i wzmacnianie powierzchni metalowej.

1 Stop metali

Stop jest skutecznym środkiem wzmacniającym powierzchnię metalu i poprawiającym jego wszechstronne właściwości. Istnieją dwie korelacje między rozpuszczaniem i reakcją między różnymi składnikami metalu

Różne interakcje między składnikami prowadzą do tworzenia stałych roztworów, związków i mieszanin mechanicznych. Powierzchniowe struktury atomowe i krystaliczne dwóch lub więcej składników są regulowane lub zmieniane do pewnego stopnia przez dyfuzję, przenikanie, adsorpcję fizyczną i zmiany chemiczne.

1.1 Plastyfikacja

Plastyfikacja to proces mikrostopienia przez dodanie pierwiastków stopowych, takich jak Fe, B, Al i kontrolowanie ich ilości do mniej niż 1%. Dodanie odpowiednich elementów uplastyczniających do pojedynczego kryształu NiAl może znacznie zwiększyć jego wydłużenie w temperaturze pokojowej; dodanie granicznych elementów hartujących ziarno, takich jak B, może sprzyjać segregacji pierwiastków stopowych do granicy ziaren, a tryb uszkodzenia zmienia się z pęknięcia wewnątrzkrystalicznego na pęknięcie transgraniczne, poprawiając w ten sposób plastyfikację w temperaturze pokojowej; dodanie aktywnych składników, takich jak La, może utrudniać propagację pęknięć i zwiększyć wytrzymałość materiału, zmniejszyć napięcie powierzchniowe i udoskonalić wielkość ziarna. Wzmocnij metale, poprawiając ich wytrzymałość.

1.2 Solidne rozwiązanie

Stały roztwór o właściwościach metalicznych powstaje między składnikami stopu przez rozpuszczenie bez reakcji. Jeśli te dwa składniki mają tę samą strukturę i znajdują się blisko siebie na układzie okresowym pierwiastków,

Pierwszy z nich to nieskończone rozwiązanie stałe, nieskończona rozpuszczalność między składnikami, zniekształcenie sieci i wzmocnienie właściwości stopu; ten ostatni jest skończonym rozwiązaniem stałym, ale dzięki swoim defektom powierzchniowym i wewnętrznym, stałe elementy roztworu są łatwe do zepsucia, co skutkuje wzmocnieniem i wytrzymałością roztworu stałego. Twardość jest oczywiście poprawiona.

1.3 Powierzchniowa dyfuzja atomowa

Dyfuzja odnosi się do dynamicznego ruchu atomów, jonów, cząsteczek i grup atomowych na powierzchni metalu poprzez działanie termiczne. Dyfuzja powierzchni metalowych obejmuje ruch powierzchni równoległej i powierzchni pionowej. Atom wibruje w swojej pozycji równowagi po podgrzaniu. Im wyższa temperatura, tym łatwiejsze jest wzbudzenie atomu i większa amplituda. Gdy energia atomu przekroczy swoją barierę przejściową, odejdzie od swojej pierwotnej pozycji. Jeśli ruch jest niezrównoważony, coraz więcej atomów powierzchniowych staje się aktywnymi atomami, a wiązania chemiczne między atomami pękają i powodują trend ruchu powierzchniowego; lub z powodu wewnętrznych przyczyn strukturalnych, atomy mają system o wyższej energii i niestabilności, gdy występują defekty wewnętrzne, takie jak dziury, wakaty stopniowe, atomy śródmiąższowe, dyslokacje, usterki układania itd. w miejscach o gwałtownej zmianie rozmiaru, zwykle gdy temperatura nie jest wysoko, atomy mogą być użyte. W celu uzyskania wystarczającej energii aktywacji i promowania dyfuzji atomów. Mechanizm dyfuzji służy do restrukturyzacji struktury powierzchni i wzmocnienia samego metalu.

1.4 Przygotowanie stopów wielofazowych

Jest to jedna z powszechnych metod poprawy kompleksowych właściwości materiałów metalowych w celu przygotowania stopów wielofazowych przez dodanie drugiej fazy do materiałów metalowych. Dodając do twardej matrycy

Dodatek kruchej drugiej fazy zmniejsza jej wytrzymałość, zwiększa jej twardość i wytrzymałość oraz dodaje twardą matrycę zmiękczającą drugiej fazy do kruchej matrycy, aby osiągnąć cel wzmocnienia. Obecnie wysoka odporność na utlenianie i odporność na korozję materiałów metalowych jest stosunkowo słaba. Zasadniczo aktywność materiałów metalowych w wysokiej temperaturze i niskiej temperaturze można zmniejszyć przez dodanie składników kompozytowych, takich jak osnowa ceramiczna.

2. Technologia wykończenia powierzchni - Weill Ultrasound Processing

Technologia przetwarzania ultradźwiękowego lustra Will'a wykorzystuje zimną plastyczność materiałów metalowych w temperaturze pokojowej do wywierania wpływu na energię o wysokiej częstotliwości i wysokiej ostrości na powierzchni części dziesiątek tysięcy razy na sekundę, aby rozszerzyć ślad przetwarzania, taki jak toczenie, szlifowanie i frezowanie w celu uzyskania efektu lustra. Jest to nowa technologia przetwarzania, która nie usuwa materiałów, nie wpływa na dokładność wymiarową i tolerancję położenia obrabianego przedmiotu, a także znacznie poprawia wydajność części. Wyniki są następujące:

1. Bez procesu zmiany chropowatości powierzchni można bezpośrednio osiągnąć poniżej Ra0.2.

2. Twardość, odporność na zużycie i inne wszechstronne właściwości części ulegają znacznej poprawie, a okres użytkowania jest ponad dwukrotnie dłuższy niż w przypadku tradycyjnego procesu.