Ганыг хөнгөн цагаантай холбохдоо холболтын явцад Fe ба Al атомуудын хоорондох урвал нь хэврэг металл хоорондын нэгдлүүд (IMCs) үүсгэдэг. Эдгээр IMC-ууд байгаа нь холболтын механик хүчийг хязгаарладаг тул эдгээр нэгдлүүдийн хэмжээг хянах шаардлагатай. IMC үүсэх болсон шалтгаан нь Al-д Fe-ийн уусах чадвар муу байдагтай холбоотой. Хэрэв энэ нь тодорхой хэмжээнээс хэтэрсэн бол гагнуурын механик шинж чанарт нөлөөлж болно. IMC нь хатуулаг, хязгаарлагдмал уян хатан чанар, хатуулаг, морфологийн онцлог зэрэг өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Судалгаанаас үзэхэд бусад IMC-тэй харьцуулахад Fe2Al5 IMC давхарга нь хамгийн хэврэг гэж тооцогддог (11.8).± 1.8 GPa) IMC үе шат, мөн түүнчлэн гагнуурын эвдрэлийн улмаас механик шинж чанар буурах гол шалтгаан болдог. Энэхүү бүтээлд IF ган болон 1050 хөнгөн цагааны алсын зайнаас лазер гагнуурын процессыг цагираган горимын лазер ашиглан судалж, металл хоорондын нэгдэл үүсэх, механик шинж чанарт лазер туяаны хэлбэрийн нөлөөллийг гүнзгийрүүлэн судалсан болно. Цөм/цагирагийн чадлын харьцааг тохируулснаар дамжуулалтын горимд гол/цагирагны чадлын харьцаа 0.2 байх нь гагнуурын интерфэйсийн холболтын гадаргуугийн талбайг илүү сайн болгож, Fe2Al5 IMC-ийн зузааныг мэдэгдэхүйц бууруулж, улмаар үений зүсэлтийн бат бөх чанарыг сайжруулдаг болохыг тогтоожээ. .
Энэхүү нийтлэлд IF ган, 1050 хөнгөн цагааныг зайнаас лазераар гагнах үед металл хоорондын нэгдлүүд үүсэх, механик шинж чанарт тохируулж болох цагираг горимын лазерын нөлөөг танилцуулж байна. Судалгааны үр дүнгээс үзэхэд дамжуулах горимд гол/цагирагны чадлын харьцаа 0.2 байх нь гагнуурын интерфэйсийн холболтын гадаргуугийн талбайг ихэсгэдэг бөгөөд энэ нь 97.6 Н/мм2 (холбоосын үр ашиг 71%) хамгийн их зүсэлтийн бат бэхээр илэрхийлэгддэг. Үүнээс гадна 1-ээс дээш чадлын харьцаатай Гауссын цацрагтай харьцуулахад энэ нь Fe2Al5 хоорондын металлын нэгдлийн (IMC) зузааныг 62%, IMC-ийн нийт зузааныг 40% -иар эрс багасгадаг. Цооролтын горимд дамжуулалтын горимтой харьцуулахад хагарал, бага зүсэлтийн бат бэх ажиглагдсан. Цөм / цагирагийн чадлын харьцаа 0.5 байх үед гагнуурын давхаргад үр тариа мэдэгдэхүйц боловсронгуй болсон гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
r=0 үед зөвхөн давталтын хүч үүснэ, r=1 үед зөвхөн үндсэн хүч үүснэ.
Гауссын цацраг ба цагираг хэлбэрийн цацрагийн хоорондох чадлын харьцаа r-ийн бүдүүвч диаграм
(a) Гагнуурын төхөөрөмж; (б) Гагнуурын профилын гүн ба өргөн; (в) Дээж болон бэхэлгээний тохиргоог харуулах бүдүүвч диаграм
MC туршилт: Зөвхөн Гауссын цацрагийн хувьд гагнуурын давхарга нь эхлээд гүехэн дамжуулалтын горимд (ID 1 ба 2), дараа нь хэсэгчлэн нэвтрэх цоожны горимд (ID 3-5) шилжиж, тодорхой хагарал үүсдэг. Бөгжний хүч 0-ээс 1000 Вт хүртэл нэмэгдэхэд ID 7-д тодорхой хагарал байхгүй, төмрийн баяжуулалтын гүн харьцангуй бага байв. Бөгжний хүч 2000 ба 2500 Вт хүртэл нэмэгдэхэд (ID 9 ба 10) баялаг төмрийн бүсийн гүн нэмэгддэг. 2500w цагирагийн хүч (ID 10) дээр хэт их хагарал.
MR туршилт: Үндсэн хүч нь 500-аас 1000 Вт (ID 11 ба 12) хооронд байх үед гагнуурын давхарга нь дамжуулалтын горимд байна; ID 12 ба ID 7-г харьцуулж үзвэл нийт хүч (6000w) ижил боловч ID 7 нь цоожны нүхний горимыг хэрэгжүүлдэг. Энэ нь давамгайлсан давталтын шинж чанараас (r=0.2) шалтгаалан ID 12-д эрчим хүчний нягтрал мэдэгдэхүйц буурсантай холбоотой юм. Нийт хүч нь 7500 Вт (ID 15) хүрэх үед бүрэн нэвтрэлтийн горимд хүрэх боломжтой бөгөөд ID 7-д ашигласан 6000 Вт-тай харьцуулахад бүрэн нэвтрэх горимын хүч мэдэгдэхүйц нэмэгддэг.
IC тест: Дамжуулсан горимыг (ID 16 ба 17) үндсэн хүч нь 1500 ват, 3000 ба 3500 ватт цагирагийн хүчээр хийсэн. Цөмийн хүч нь 3000 ват, цагирагийн хүч нь 1500 ватаас 2500 ват (ID 19-20) хооронд байх үед баялаг төмөр, хөнгөн цагааны хоорондох интерфэйс дээр тодорхой хагарал үүсч, орон нутгийн нэвтрэн орох жижиг нүхний хэв маягийг үүсгэдэг. Бөгжний хүч 3000 ба 3500 ват (ID 21 ба 22) байх үед цооногийн нүхний бүрэн нэвтрэх горимд хүрнэ үү.
Оптик микроскопоор гагнуурын таних тэмдэг бүрийн хөндлөн огтлолын төлөөлөл
Зураг 4. (a) Гагнуурын туршилт дахь суналтын дээд хүч (UTS) ба чадлын харьцаа хоорондын хамаарал; (б) Бүх гагнуурын туршилтын нийт хүч
Зураг 5. (a) Хэсгийн харьцаа ба UTS хоорондын хамаарал; (б) Өргөтгөл ба нэвтрэлтийн гүн ба UTS хоорондын хамаарал; (в) Бүх гагнуурын туршилтын чадлын нягт
Зураг 6. (ac) Викерсийн бичил хатуулаг доголын контурын зураг; (df) Төлөөлөгч дамжуулалтын горимд гагнуурын харгалзах SEM-EDS химийн спектр; (ж) Ган ба хөнгөн цагааны хоорондох интерфейсийн бүдүүвч диаграмм; (ж) Fe2Al5 ба дамжуулагч горимын гагнуурын нийт IMC зузаан
Зураг 7. (ac) Викерсийн бичил хатуулаг доголын контурын зураг; (df) Орон нутгийн нэвтрэлтийн цооролттой гагнуурын харгалзах SEM-EDS химийн спектр
Зураг 8. (ac) Викерсийн бичил хатуулаг доголын контурын зураг; (df) Бүрэн нэвтрэлтийн цооролттой гагнуурын харгалзах SEM-EDS химийн спектр
Зураг 9. EBSD график нь бүрэн нэвтрэлтийн цооролт горимын туршилтанд төмрөөр баялаг бүсийн (дээд хавтан) ширхэгийн хэмжээг харуулж, үр тарианы хэмжээ хуваарилалтыг тоогоор илэрхийлсэн.
Зураг 10. Баян төмөр ба хөнгөн цагааны хоорондох интерфейсийн SEM-EDS спектр
Энэхүү судалгаа нь IF ган-1050 хөнгөн цагааны хайлштай ижил төстэй гагнуурын үе дэх IMC-ийн үүсэх, микро бүтэц, механик шинж чанарт ARM лазерын нөлөөг судалсан. Судалгаанд гагнуурын гурван горим (дамжуулагчийн горим, орон нутгийн нэвтрэлтийн горим, бүрэн нэвтрэлтийн горим) болон сонгосон лазер туяаны гурван хэлбэрийг (Гаусс туяа, цагираг туяа, Гауссын цагираг туяа) авч үзсэн. Судалгааны үр дүнгээс үзэхэд Гауссын цацраг ба цагираг цацрагийн тохирох чадлын харьцааг сонгох нь дотоод модаль нүүрстөрөгчийн үүсэх, бичил бүтцийг хянах гол параметр бөгөөд ингэснээр гагнуурын механик шинж чанарыг дээд зэргээр нэмэгдүүлэх болно. Дамжуулах горимд 0.2-ийн чадлын харьцаатай дугуй цацраг нь гагнуурын хамгийн сайн бат бэхийг (71% хамтарсан үр ашиг) өгдөг. Цооролтын горимд Гауссын цацраг нь илүү их гагнуурын гүн, өндөр харьцаа үүсгэдэг боловч гагнуурын эрч хүч мэдэгдэхүйц буурдаг. Гагнуурын давхаргын гангийн хажуугийн ширхэгийг боловсронгуй болгоход 0.5-ийн чадлын харьцаатай цагираг хэлбэрийн цацраг ихээхэн нөлөөлдөг. Энэ нь цагираг хэлбэрийн цацрагийн доод оргил температур нь хөргөлтийн хурдыг хурдасгадагтай холбоотой бөгөөд гагнуурын давхаргын дээд хэсэг рүү Al-ийн ууссан бодисын шилжилт нь үр тарианы бүтцэд өсөлтийг хязгаарладагтай холбоотой юм. Викерсийн бичил хатуулаг ба Thermo Calc-ийн фазын эзлэхүүний хувь хэмжээг урьдчилан таамаглах хооронд хүчтэй хамаарал бий. Fe4Al13-ийн эзлэхүүний хувь их байх тусам бичил хатуулаг өндөр байна.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 1-р сарын 25-ны хооронд
