Rekui, trempe ak vyeyisman se kalite tretman chalè debaz alyaj aliminyòm yo. Rekui se yon tretman adousisman, ki gen objektif pou fè alyaj la inifòm ak estab nan konpozisyon ak estrikti, elimine redi travay, epi retabli plastisite alyaj la. Trempe ak vyeyisman se yon tretman chalè ranfòsman, ki gen objektif pou amelyore fòs alyaj la, epi li sitou itilize pou alyaj aliminyòm ki ka ranfòse pa tretman chalè.
1 Rekui
Selon diferan egzijans pwodiksyon, rekui alyaj aliminyòm divize an plizyè fòm: rekui omojènizasyon lengote, rekui billet, rekui entèmedyè ak rekui pwodwi fini.
1.1 Rekwi omojènizasyon lengote
Anba kondisyon kondansasyon rapid ak kristalizasyon ki pa an ekilib, lengote a dwe gen yon konpozisyon ak yon estrikti inegal, epi tou li dwe gen yon gwo estrès entèn. Pou chanje sitiyasyon sa a epi amelyore kapasite pwosesis lengote a pou travay cho, jeneralman li nesesè pou rekwi omojènizasyon.
Pou ankouraje difizyon atomik, yo ta dwe chwazi yon tanperati ki pi wo pou rekui omojènizasyon an, men li pa dwe depase pwen fizyon eutektik alyaj la ki gen yon pwen fizyon ki ba. Anjeneral, tanperati rekui omojènizasyon an 5 ~ 40 ℃ pi ba pase pwen fizyon an, epi tan rekui a se sitou ant 12 ~ 24 èdtan.
1.2 Rekwit billet
Rekwit billet la refere a rekwit anvan premye defòmasyon frèt la pandan pwosesis presyon an. Objektif la se pou billet la jwenn yon estrikti balanse epi li gen maksimòm kapasite defòmasyon plastik. Pa egzanp, tanperati fen woule nan dal alyaj aliminyòm woule cho a se 280 ~ 330 ℃. Apre refwadisman rapid nan tanperati chanm, fenomèn redi travay la pa ka elimine nèt. An patikilye, pou alyaj aliminyòm ranfòse trete pa chalè, apre refwadisman rapid, pwosesis rekristalizasyon an poko fini, epi solisyon solid sipèsatire a poko dekonpoze nèt, epi yon pati nan efè redi travay la ak trempe a toujou konsève. Li difisil pou woule frèt dirèkteman san rekwit, kidonk rekwit billet la nesesè. Pou alyaj aliminyòm ranfòse ki pa trete pa chalè, tankou LF3, tanperati rekwit la se 370 ~ 470 ℃, epi refwadisman lè a fèt apre yo fin kenbe cho pou 1.5 ~ 2.5 èdtan. Tanperati billet la ak rekwit ki itilize pou pwosesis tib trase frèt la ta dwe pi wo kòmsadwa, epi yo ka chwazi tanperati limit siperyè a. Pou alyaj aliminyòm ki ka ranfòse pa tretman chalè, tankou LY11 ak LY12, tanperati rekui billet la se 390 ~ 450 ℃, kenbe nan tanperati sa a pou 1 ~ 3 èdtan, answit refwadi nan founo a anba 270 ℃ nan yon vitès ki pa plis pase 30 ℃ / èdtan epi answit refwadi ak lè soti nan founo a.
1.3 Rekwit entèmedyè
Rekui entèmedyè refere a rekui ant pwosesis defòmasyon frèt, ki gen objektif pou elimine redi travay pou fasilite defòmasyon frèt kontinyèl. Anjeneral, apre materyèl la fin rekui, li pral difisil pou kontinye travay frèt san rekui entèmedyè apre li fin sibi 45 ~ 85% defòmasyon frèt.
Sistèm pwosesis rekui entèmedyè a se fondamantalman menm jan ak rekui billet la. Selon egzijans degre defòmasyon frèt la, rekui entèmedyè a ka divize an twa kalite: rekui konplè (defòmasyon total ε≈60 ~ 70%), rekui senp (ε≤50%) ak rekui lejè (ε≈30 ~ 40%). De premye sistèm rekui yo se menm jan ak rekui billet la, epi lèt la chofe a 320 ~ 350 ℃ pandan 1.5 ~ 2 èdtan epi answit refwadi ak lè.
1.4. Rekui pwodwi fini
Rekwit pwodwi fini se tretman chalè final la ki bay materyèl la sèten pwopriyete òganizasyonèl ak mekanik dapre egzijans kondisyon teknik pwodwi a.
Rekui pwodwi fini yo kapab divize an rekui tanperati ki wo (pwodiksyon pwodwi mou) ak rekui tanperati ki ba (pwodiksyon pwodwi semi-di nan diferan eta). Rekui tanperati ki wo ta dwe asire ke yo ka jwenn yon estrikti rekristalizasyon konplè ak bon plastisite. Anba kondisyon pou asire ke materyèl la jwenn bon estrikti ak pèfòmans, tan kenbe a pa ta dwe twò long. Pou alyaj aliminyòm ki ka ranfòse pa tretman chalè, yo ta dwe kontwole vitès refwadisman an pou anpeche efè refwadisman lè a.
Rekui ba tanperati gen ladan l rekui pou soulaje estrès ak rekui pou ramolisman pasyèl, ki sitou itilize pou aliminyòm pi ak alyaj aliminyòm ranfòse san tretman chalè. Fòmile yon sistèm rekui ba tanperati se yon travay ki trè konplike, ki pa sèlman bezwen konsidere tanperati rekui a ak tan kenbe a, men tou li bezwen konsidere enfliyans enpurte yo, degre alyaj la, defòmasyon frèt, tanperati rekui entèmedyè ak tanperati defòmasyon cho. Pou fòmile yon sistèm rekui ba tanperati, li nesesè pou mezire koub chanjman ant tanperati rekui a ak pwopriyete mekanik yo, epi answit detèmine seri tanperati rekui a dapre endikatè pèfòmans yo espesifye nan kondisyon teknik yo.
2 Trempe
Trempe alyaj aliminyòm lan rele tou tretman solisyon, ki se fonn otan eleman alyaj ke posib nan metal la kòm yon dezyèm faz nan solisyon solid la atravè chofaj tanperati ki wo, ki te swiv pa yon refwadisman rapid pou anpeche presipitasyon dezyèm faz la, kidonk jwenn yon solisyon solid α ki baze sou aliminyòm supersatire, ki byen prepare pou pwochen tretman aje a.
Prensip pou jwenn yon solisyon solid α supersature se ke solubilite dezyèm faz alyaj la nan aliminyòm nan ta dwe ogmante anpil ak ogmantasyon tanperati a, sinon, objektif tretman solisyon solid la pa ka reyalize. Pifò eleman alyaj nan aliminyòm ka fòme yon dyagram faz eutektik ak karakteristik sa a. Si nou pran alyaj Al-Cu kòm egzanp, tanperati eutektik la se 548 ℃, epi solubilite kwiv nan aliminyòm nan tanperati chanm se mwens pase 0.1%. Lè li chofe a 548 ℃, solubilite li ogmante a 5.6%. Se poutèt sa, alyaj Al-Cu ki gen mwens pase 5.6% kwiv antre nan rejyon faz sèl α a apre tanperati chofaj la depase liy solubilite li a, sa vle di, dezyèm faz CuAl2 a konplètman fonn nan matris la, epi yon sèl solisyon solid α supersature ka jwenn apre trempe.
Trempe se operasyon tretman chalè ki pi enpòtan e ki pi mande pou alyaj aliminyòm. Kle a se chwazi tanperati chofaj ki apwopriye pou trempe a epi asire yon vitès refwadisman ki sifizan, epi kontwole tanperati founo a estrikteman pou diminye defòmasyon trempe a.
Prensip pou chwazi tanperati trempe a se ogmante tanperati chofaj trempe a otank posib pandan w ap asire ke alyaj aliminyòm nan pa boule twòp oswa grenn yo pa grandi twòp, pou ogmante sipèsaturasyon solisyon solid α a ak fòs apre tretman vyeyisman an. Anjeneral, founo chofaj alyaj aliminyòm nan mande pou presizyon kontwòl tanperati founo a nan ±3 ℃, epi lè a nan founo a oblije sikile pou asire inifòmite tanperati founo a.
Twòp boule alyaj aliminyòm koze pa fonn pasyèl konpozan ki gen pwen fizyon ki ba andedan metal la, tankou eutektik binè oswa milti-eleman. Twòp boule pa sèlman lakòz yon rediksyon nan pwopriyete mekanik yo, men tou li gen yon enpak grav sou rezistans alyaj la kont korozyon. Se poutèt sa, yon fwa yon alyaj aliminyòm twò boule, li pa ka elimine epi pwodwi alyaj la ta dwe jete. Tanperati reyèl boule alyaj aliminyòm lan detèmine sitou pa konpozisyon alyaj la ak kontni enpurte a, epi li gen rapò tou ak eta pwosesis alyaj la. Tanperati boule pwodwi ki te sibi pwosesis defòmasyon plastik pi wo pase sa ki nan pyès moule yo. Plis pwosesis defòmasyon an wo, se plis li fasil pou konpozan ki gen pwen fizyon ki ba ki pa an ekilib fonn nan matris la lè yo chofe, kidonk tanperati boule aktyèl la ogmante.
Vitès refwadisman pandan pwosesis trempe alyaj aliminyòm lan gen yon enpak siyifikatif sou kapasite ranfòsman vyeyisman ak rezistans korozyon alyaj la. Pandan pwosesis trempe LY12 ak LC4, li nesesè pou asire ke solisyon solid α a pa dekonpoze, espesyalman nan zòn sansib tanperati 290 ~ 420 ℃, epi yon vitès refwadisman ase gwo nesesè. Anjeneral, yo presize ke vitès refwadisman an ta dwe pi wo pase 50 ℃/s, epi pou alyaj LC4, li ta dwe rive oswa depase 170 ℃/s.
Dlo se mwayen trempe ki pi itilize pou alyaj aliminyòm. Pratik pwodiksyon montre ke plis vitès refwadisman an wo pandan trempe a, se plis estrès rezidyèl ak defòmasyon rezidyèl materyèl oswa pyès ki te trempe a wo. Se poutèt sa, pou ti pyès ki gen fòm senp, tanperati dlo a ka yon ti kras pi ba, jeneralman 10 ~ 30 ℃, epi li pa ta dwe depase 40 ℃. Pou pyès ki gen fòm konplèks ak gwo diferans nan epesè miray, pou diminye defòmasyon ak fann trempe, pafwa tanperati dlo a ka ogmante a 80 ℃. Sepandan, li enpòtan pou note ke lè tanperati dlo nan tank trempe a ogmante, fòs ak rezistans korozyon materyèl la diminye tou kòmsadwa.
3. Vyeyisman
3.1 Transfòmasyon òganizasyonèl ak chanjman pèfòmans pandan vyeyisman
Solisyon solid α supersature ki jwenn pa trempe a se yon estrikti enstab. Lè yo chofe l, li pral dekonpoze epi transfòme an yon estrikti ekilib. Si nou pran alyaj Al-4Cu kòm egzanp, estrikti ekilib li ta dwe α+CuAl2 (faz θ). Lè solisyon solid α supersature monofaz la apre trempe a chofe pou vyeyisman, si tanperati a ase wo, faz θ a pral presipite dirèkteman. Sinon, li pral fèt pa etap, sa vle di, apre kèk etap tranzisyon entèmedyè, yo ka rive nan faz ekilib final CuAl2 la. Figi ki anba a ilistre karakteristik estrikti kristal chak etap presipitasyon pandan pwosesis vyeyisman alyaj Al-Cu a. Figi a se estrikti rezo kristal la nan eta trempe a. Nan moman sa a, li se yon solisyon solid α supersature monofaz, epi atòm kwiv yo (pwen nwa) yo distribye respire ak owaza nan rezo matris aliminyòm lan (pwen blan). Figi b montre estrikti rezo a nan premye etap presipitasyon an. Atòm kwiv yo kòmanse konsantre nan sèten zòn nan rezo matris la pou fòme yon zòn Guinier-Preston, yo rele zòn GP a. Zòn GP a piti anpil epi li gen fòm yon disk, ak yon dyamèt anviwon 5~10μm ak yon epesè 0.4~0.6nm. Kantite zòn GP nan matris la gwo anpil, epi dansite distribisyon an ka rive nan 10¹⁷~10¹⁸cm-³. Estrikti kristal zòn GP a toujou menm jan ak matris la, tou de yo santre sou fas kib, epi li kenbe yon koòdone koyeran ak matris la. Sepandan, paske gwosè atòm kwiv yo pi piti pase gwosè atòm aliminyòm yo, anrichisman atòm kwiv yo ap lakòz rezo kristal ki toupre rejyon an retresi, sa ki lakòz distòsyon rezo a.
Dyagram eskematik chanjman estrikti kristal alyaj Al-Cu pandan vyeyisman
Figi a. Eta trempe, yon solisyon solid α monofaz, atòm kwiv yo (pwen nwa) distribye respire;
Figi b. Nan premye etap vyeyisman an, zòn GP a fòme;
Figi c. Nan dènye etap vyeyisman an, yon faz tranzisyon semi-koeran fòme;
Figi d. Vyeyisman nan tanperati ki wo, presipitasyon faz ekilib enkoheran
Zòn GP a se premye pwodwi pre-presipitasyon ki parèt pandan pwosesis vyeyisman alyaj aliminyòm yo. Pwolonje tan vyeyisman an, sitou ogmante tanperati vyeyisman an, pral fòme tou lòt faz tranzisyon entèmedyè. Nan alyaj Al-4Cu a, gen faz θ” ak θ' apre zòn GP a, epi finalman faz ekilib CuAl2 la rive. θ” ak θ' se tou de faz tranzisyon faz θ a, epi estrikti kristal la se yon rezo kare, men konstan rezo a diferan. Gwosè θ a pi gwo pase sa ki nan zòn GP a, toujou gen fòm disk, ak yon dyamèt apeprè 15 ~ 40nm ak yon epesè 0.8 ~ 2.0nm. Li kontinye kenbe yon koòdone koyeran ak matris la, men degre distòsyon rezo a pi entans. Lè faz θ” la ap chanje pou rive nan faz θ’, gwosè a ogmante rive nan 20~600nm, epesè a rive nan 10~15nm, epi entèfas koyeran an detwi pasyèlman tou, li vin tounen yon entèfas semi-koyeran, jan Figi c montre sa. Pwodwi final presipitasyon aje a se faz ekilib θ (CuAl2), lè sa a entèfas koyeran an detwi nèt epi li vin tounen yon entèfas ki pa koyeran, jan Figi d montre sa.
Selon sitiyasyon ki anwo a, lòd presipitasyon vyeyisman alyaj Al-Cu a se αs→α+zone GP→α+θ”→α+θ'→α+θ. Etap estrikti vyeyisman an depann de konpozisyon alyaj la ak spesifikasyon vyeyisman an. Souvan gen plis pase yon pwodwi vyeyisman nan menm eta a. Plis tanperati vyeyisman an wo, se plis estrikti ekilib la ye.
Pandan pwosesis vyeyisman an, zòn GP a ak faz tranzisyon ki presipite nan matris la piti an gwosè, yo dispèse anpil, epi yo pa fasil pou defòme. An menm tan, yo lakòz distòsyon rezo nan matris la epi fòme yon chan estrès, ki gen yon efè antrav enpòtan sou mouvman dislokasyon yo, kidonk ogmante rezistans a defòmasyon plastik alyaj la epi amelyore fòs ak dite li. Fenomèn redi vyeyisman sa a rele redi presipitasyon. Figi ki anba a ilistre chanjman dite alyaj Al-4Cu pandan tretman trempe ak vyeyisman sou fòm yon koub. Etap I nan figi a reprezante dite alyaj la nan eta orijinal li. Akòz diferan istwa travay cho, dite eta orijinal la ap varye, jeneralman HV=30~80. Apre chofaj a 500℃ ak trempe (etap II), tout atòm kwiv yo fonn nan matris la pou fòme yon solisyon solid α supersature yon sèl faz ak HV=60, ki de fwa pi di pase dite nan eta rkui a (HV=30). Sa a se rezilta ranfòsman solisyon solid la. Apre yo fin trempe l, yo mete l nan tanperati chanm, epi dite alyaj la ap ogmante kontinyèlman akòz fòmasyon kontinyèl zòn GP yo (etap III). Pwosesis redi sa a nan tanperati chanm rele vyeyisman natirèl.
Mwen—eta orijinal;
II—eta solisyon solid;
III—vyeyisman natirèl (zòn GP);
IVa—tretman regresyon a 150~200℃ (refonn nan zòn GP);
IVb—vyeyisman atifisyèl (faz θ”+θ’);
V—survyeyisman (faz θ”+θ')
Nan etap IV la, yo chofe alyaj la a 150°C pou l vin granmoun, epi efè redi a pi evidan pase sa ki rive nan vyeyisman natirèl la. Nan moman sa a, pwodwi presipitasyon an se sitou faz θ”, ki gen pi gwo efè ranfòsman nan alyaj Al-Cu yo. Si tanperati vyeyisman an ogmante plis toujou, faz presipitasyon an chanje soti nan faz θ” pou ale nan faz θ', efè redi a febli, epi dite a diminye, pou antre nan etap V. Nenpòt tretman vyeyisman ki mande chofaj atifisyèl yo rele vyeyisman atifisyèl, epi etap IV ak V yo fè pati kategori sa a. Si dite a rive nan valè maksimòm dite ke alyaj la ka rive apre vyeyisman an (sa vle di, etap IVb), vyeyisman sa a rele vyeyisman pik. Si yo pa rive nan valè dite pik la, yo rele sa vyeyisman atifisyèl ki pa rive nan nivo nòmal oswa vyeyisman atifisyèl ki pa konplè. Si yo depase valè pik la epi dite a diminye, yo rele sa twò vyeyisman. Tretman vyeyisman estabilizasyon an fè pati tou de twò vyeyisman. Zòn GP ki fòme pandan vyeyisman natirèl la trè enstab. Lè yo chofe l rapidman a yon tanperati ki pi wo, tankou anviwon 200°C, epi yo kenbe l cho pou yon ti tan, zòn GP a ap fonn tounen nan solisyon solid α a. Si yo refwadi l rapidman (trempe l) anvan lòt faz tranzisyon tankou presipite θ” oswa θ', alyaj la ka retounen nan eta trempe orijinal li. Fenomèn sa a rele "regresyon", ki se gout dite ki endike pa liy pwentiye a nan etap IVa nan figi a. Alyaj aliminyòm ki te regrese a toujou gen menm kapasite redi pou vyeyisman an.
Redi akoz laj se baz pou devlope alyaj aliminyòm ki ka trete ak chalè, epi kapasite redi akoz laj li dirèkteman gen rapò ak konpozisyon alyaj la ak sistèm tretman chalè a. Alyaj binè Al-Si ak Al-Mn yo pa gen okenn efè redi presipitasyon paske faz ekilib la presipite dirèkteman pandan pwosesis aje a, epi yo se alyaj aliminyòm ki pa ka trete ak chalè. Malgre ke alyaj Al-Mg yo ka fòme zòn GP ak faz tranzisyon β', yo sèlman gen yon sèten kapasite redi presipitasyon nan alyaj ki gen anpil mayezyòm. Alyaj Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si ak Al-Zn-Mg-Cu yo gen yon gwo kapasite redi presipitasyon nan zòn GP yo ak faz tranzisyon yo, epi kounye a se prensipal sistèm alyaj ki ka trete ak chalè epi ranfòse.
3.2 Vyeyisman Natirèl
Anjeneral, alyaj aliminyòm ki ka ranfòse pa tretman chalè gen yon efè natirèl pou vyeyisman apre yo fin tranpe. Ranfòsman natirèl akòz vyeyisman koze pa zòn GP. Vyeyisman natirèl la lajman itilize nan alyaj Al-Cu ak Al-Cu-Mg. Vyeyisman natirèl alyaj Al-Zn-Mg-Cu yo dire twò lontan, e souvan li pran plizyè mwa pou rive nan yon etap ki estab, kidonk sistèm natirèl pou vyeyisman an pa itilize.
Konpare ak vyeyisman atifisyèl, apre vyeyisman natirèl, fòs sede alyaj la pi ba, men plastisite ak rezistans yo pi bon, epi rezistans korozyon an pi wo. Sitiyasyon aliminyòm super-di nan sistèm Al-Zn-Mg-Cu a yon ti jan diferan. Rezistans korozyon apre vyeyisman atifisyèl la souvan pi bon pase apre vyeyisman natirèl.
3.3 Vyeyisman atifisyèl
Apre tretman aje atifisyèl, alyaj aliminyòm yo souvan ka jwenn pi gwo fòs sede (sitou ranfòsman faz tranzisyon) ak pi bon estabilite òganizasyonèl. Aliminyòm super-di, aliminyòm fòje ak aliminyòm fonn yo sitou sibi aje atifisyèl. Tanperati aje ak tan aje gen yon enfliyans enpòtan sou pwopriyete alyaj yo. Tanperati aje a se sitou ant 120 ~ 190 ℃, epi tan aje a pa depase 24 èdtan.
Anplis vyeyisman atifisyèl yon sèl etap, alyaj aliminyòm yo kapab adopte tou yon sistèm vyeyisman atifisyèl gradyèl. Sa vle di, chofaj la fèt de fwa oswa plis nan diferan tanperati. Pa egzanp, alyaj LC4 la ka vyeyisman nan 115 ~ 125 ℃ pandan 2 ~ 4 èdtan epi answit nan 160 ~ 170 ℃ pandan 3 ~ 5 èdtan. Vieyisman gradyèl la pa sèlman ka diminye tan an anpil, men tou amelyore mikwoestrikti alyaj Al-Zn-Mg ak Al-Zn-Mg-Cu yo, epi amelyore anpil rezistans korozyon estrès, rezistans fatig ak rezistans frakti san yo pa diminye pwopriyete mekanik yo fondamantalman.
Dat piblikasyon: 6 Mas 2025
