Kwiv-depoze kabòn fib aliminyòm kim sandwich panèl karakteristik pèfòmans konpare ak konvansyonèl aliminyòm panèl sandwich kim

Sandwich kim aliminyòm(AFS) panno yo gen yon konbinezon de karakteristik estriktirèl ak fonksyonèl tankou dansite ki ba, gwo fòs espesifik, absòpsyon enèji favorab, kapasite tranpaj, ak pwoteksyon elektwomayetik. Pwopriyete ekselan sa yo fè AFS ​​gen gwo potansyèl nan ayewospasyal, transpò, ak jaden maren. Konpare ak kim metal apèn, plak metal ekstèn AFS yo ka efektivman sele bave a epi amelyore pwopriyete mekanik konplè li yo, tankou fòs rupture ak koube. Anjeneral, AFS la te fabrike pa metòd lyezon adezif, ki enplike tache bave aliminyòm nan panno metal solid lè l sèvi avèk adezif résine epoksidik.

Malgre ke metòd la lyezon adezif efektivman amelyore amortissement estriktirèl, li se akonpaye pa limit, ki gen ladan defi nan resiklaj ak sansiblite nan echèk delaminasyon anba tanperati ki wo oswa kondisyon korozivite. Pou adrese limit sa yo, efò rechèch vaste yo te dedye a reyalize lyezon métallurgique ant panèl la ak kouch nwayo a.

Kounye a, metòd preparasyon prensipal yo pou AFS ki vize pou reyalize lyezon métallurgique yo jeneralman klase nan twa kategori: soude, fonn kimen, ak anbalaj woule metòd metaliji poud. Pami metòd sa yo, anbalaj woule metòd metaliji poud la konsidere kòm siperyè pou kontwole estrikti pò ak reyalize ba-tanperati kimen. Travay anvan nou an te itilize teknoloji sa a pou fabrike AFS gwo gwosè ak pi bon pwopriyete ekspansyon ak estrikti selilè pou aplikasyon endistriyèl.

Sepandan, akòz pwopriyete yo relativman ba konpresiv mekanik nan nwayo a kim, amelyorasyon nan fòs mekanik nan AFS la limite, kidonk plis amelyorasyon nan fòs nan nwayo a kim enpòtan anpil pou AFS la.

Pou dat, metòd komen yo rapòte amelyore pwopriyete yo konpresiv mekanik nankim aliminyòmyo jan sa a: tretman sifas, tretman chalè, ak ranfòsman pa ajoute patikil, fib, eleman alyaj, elatriye Pami yo, fib kabòn kout ak dansite ki ba, segondè modil elastik, ak gwo rapò aspè te atire atansyon lajè kòm pwomèt materyèl ranfòse. Anplis, metalizasyon sifas fib kabòn, pa galvanoplastie oswa plak chimik tankou plating kòb kwiv mete oswa nikèl plating, plis amelyore mouillabilite nan fib kabòn yo nan fonn aliminyòm nan epi evite reyaksyon entèfas danjere ant fib kabòn yo ak fonn aliminyòm lan. Kout fib kabòn kounye a lajman itilize ranfòse konpoze aliminyòm matris.

Bhav Singhetal. prepare fib kabòn ki kouvwi kòb kwiv mete ranfòse konpoze aliminyòm matris pa brase metòd Distribisyon. Muetal. fabrike konpoze aliminyòm matris ranfòse ak fib kabòn nikèl-kouvwi lè l sèvi avèk metòd la depoze de woulo liv. Rezilta yo demontre yon amelyorasyon siyifikatif nan fòs rupture nan konpoze yo ak adisyon nan fib kabòn. Sepandan, gen te limite rechèch ki fèt soukim aliminyòm ranfòseak fib kabòn ki kouvwi. Caoetal. premye prepare fib kabòn kwiv-kouvwi ranfòse bave aliminyòm nan metòd la kimen fonn. Rezilta yo demontre ke 0.35 vol% nan Cf ka estabilize kim aliminyòm nan pa anpeche rupture fim likid, ak plis kantite fib ajoute nan bave a pi estab. Muetal. te montre ke pwopriyete yo tranpaj nan kim aliminyòm prepare pa metòd la kimen fonn yo te siyifikativman amelyore ak adisyon a nan Cf.

An konsekans, li ka konkli ke adisyon a nan Cf kapab yon estrateji efikas pou amelyore ansanm estabilite kimen ak pwopriyete mekanik nan.mous aliminyòm. Anplis de sa, pa te gen okenn rapò sou fib kabòn kwiv-plake ranfòse aliminyòm panno sandwich kim prepare atravè metòd la metaliji poud, ki motive chèchè pote soti nan plis etid apwofondi nan jaden sa a.

Anpil etid yo te pote soti sou mekanis nan nukleasyon ak estabilite nanmous aliminyòmak adisyon a nan faz ranfòse. Diferans ki genyen nan nimewo porositë ak mòfoloji pò yo,

tankou gwosè, distribisyon, ak fòm, yo anjeneral atribiye nan mekanis nikleyasyon ak estabilite. Efè nukleasyon eterojèn ak mekanis estabilizasyon rezo oksid nan sistèm metaliji poud yo te envestige konplè. Poud alyaj kwatènè ki fòme ak Al-Si-Mg-Cu yo itilize nan papye sa a te ekspoze pousantaj ekspansyon eksepsyonèl ak tanperati ki ba ki ba, ak yon tanperati solidus nan 507 ◦C ak yon tanperati likidus nan 596 ◦C. Men, gen yon mank de rechèch konsènan mekanis nan nukleasyon, estabilite, ak pwopriyete mekanik konpresiv nan konpak poud ki gen konpozisyon sa a alyaj patikilye, patikilyèman lè enkòpore Cf. Nan travay anvan yo, envestigasyon nan mekanis nikleyasyon ak estabilizasyon yo te fèt prensipalman atravè metòd ki pa in situ, ki enplike analiz tomografik echantiyon ki te rapidman refwadi apre entèripsyon kimen. Malerezman, nukleasyon ti wonn submicron rive prensipalman pandan chofaj precurseur ak elaji rapidman nan entèval tan ki soti nan 100 ms rive 1 s, souvan prezante defi pou obsèvasyon an tan reyèl. Teknik modèn radyografi radyografi radyasyon synchrotron posede gwo enèji ak rezolisyon spatio-temporal, sa ki pèmèt obsèvasyon an tan reyèl, sou sit, nan pwosesis nukleasyon ak kwasans nan mous aliminyòm nan tanperati ki wo. Kounye a, sèlman chèchè limite yo te eksplore sinetik kimen nan poud alyaj Al-Si-Mg pa radyasyon synchrotron. Pou egzanp, García-Morenoetal. rapòte siyifikatif fenomèn dinamik nan bave aliminyòm likid, ki gen ladan nikleyasyon ak kwasans, reyaji ti wonn, retraksyon likid, aglomerasyon, ak rupture fim. Kamm et al. etidye pwosesis la nukleasyon ak kwasans nan bave aliminyòm AlSi8Mg4 pa radyasyon synchrotron. Konklizyon yo te endike ke idwojèn ki te pwodwi atravè dekonpozisyon adsorbates sou sifas poud metal la reprezante yon lòt mekanis nikleyasyon enpòtan. Men, entèraksyon an nan mitan eleman précurseur se konplike, ak dinamik kimen yo ka enfliyanse pa konpozisyon yo. Pou tou de sistèm poud Al–Si–Cu–Mg ak sistèm poud Al–Si–Cu–Mg ak ajoute Cf, konpreyansyon ak eksplore inisyasyon ak kwasans kim metal enpòtan anpil pou devlopman plis estriktirèl kim pou amelyore pwopriyete yo. pou aplikasyon yo.

Nan travay sa a, Cf/AFS ak AFS ak lyezon entèfas métallurgique te pwepare pa anbalaj woule poud metaliji metòd. Evolisyon bul Cf/AFS ak AFS te obsève in situ pa radyasyon synchrotron pou revele mekanis Cf sou nikleyasyon ti wonn, kwasans ak fizyon, ak estabilite. Anplis de sa, Cf / AFS ak AFS te kimen nan 620 ◦C pou 15 min nan yon gwo founo dife chanm. Imedyatman, yo te karakterize ak teste distribisyon gwosè pò yo, mikwostrikti pò yo ak pwopriyete mekanik konpresiv echantiyon kimen yo. Ki baze sou etid ki endike anwo yo, yo te evalye estrikti ak fòs konpresiv Cf / AFS ak AFS sistematik.

2. Materyèl ak metòd

2.1. Matyè premyè

Sis matyè premyè yo te itilize pou prepare AFS la ak Cf/AFS: Al poud (gwosè mwayèn: 45 μm, pite> 99.70%), Si poud (gwosè mwayèn: 38 μm, pite> 99.50%), Cu poud (gwosè mwayèn: 38 μm, pite> 99.90%), Mg poud (gwosè mwayèn: 75 μm, pite > 99.70%), TiH2 poud (gwosè mwayèn: 45 μm, pite> 99.70%), ak kwiv-kouvwi fib kabòn (gwosè mwayèn: 1 ~ 2 mm, epesè nan kwiv-kouvwi: 1.4 μm).

2.2. Faktori Cf/AFS

Chema a nan anbalaj la woule metòd metaliji poud ilistre nanFig. 1. Pandan etap nan melanje, yo te prepare poud alyaj kwatènè AlSi6Mg4Cu4, ak poud Al, Si, Cu, ak Mg nan pwopòsyon de 86% wt, 6% wt, 4% wt, ak 4% wt, respektivman. 1 wt% soksid TiH2 poud (tretman chalè nan lè a pou 1.5 èdtan nan 470 ◦C) te ajoute kòm yon ajan mouche ki lage H2 rapidman nan tanperati a fonn elaji fonn lan. Anplis de sa, 0.5 wt% nan fib kabòn yo te enkòpore kòm faz ranfòse. Miyò, pou amelyore mouillabilite ak anpeche reyaksyon danjere tankou Al4C3 nan koòdone fib-aliminyòm fonn pandan kimen, fib kabòn yo te kouvwi nan galvanoplastie. Pwosesis galvanoplastie a te dekri nan Ref.Fig. 2montre fib kabòn ki kouvwi yo te jwenn nan pwosesis electroless plating. Kouch la gen kouvèti inifòm ak kontinyèl nan sifas la fib(Fig. 2(a)–(b)). Imedyatman, diferan konpozisyon alyaj yo itilize nan etid sa a te prepare pa byen melanje poud mansyone pi wo a avèk ak san Cf nan yon mixer ki genyen twa dimansyon pou 3 èdtan. Se poud nan melanje inifòmman ankapsule nan yon kavite sele, ki te swiv pa pwosedi woule frèt ak cho.

Etap woule frèt la efektivman evakye lè ki soti nan kavite yo ak espas entèstisyèl ant patikil yo atravè yon seri pas miltip ak ti depresyon. Etap nan woule cho asire ke précurseur a reyalize yon dansite relatif depase 98% nan ko-deformation nan panèl la ak poud, ki fasilite pwosesis la kimen ki vin apre. Paramèt pwosesis woule detaye yo dekri nan Refs. AFS ak Cf/AFS foamable précurseurs yo jwenn atravè pwosesis ki endike anwo a. Finalman, tou de précurseurs foamable yo te chofe nan 620 ◦C pou 15 min pou fabrike espesimèn Cf/AFS ak AFS, ki te itilize pou analiz gwosè pò, karakterizasyon mikwostriktirèl, ak tès pwopriyete mekanik konpresiv.

2.3. Metòd karakterizasyon ak tès yo

2.3.1. Mikwostriktirèl karakterizasyon

Mòfoloji Microstructure Cf/AFS ak AFS yo te envestige pa mikwoskòp elèktron emisyon jaden (SEM, Zeiss Ultra Plus). Yo te itilize espektroskopi dispèsyon enèji (EDS) pou idantifye konpozisyon divès faz nan mi selil echantiyon kimen yo. Seksyon Longitudinal echantiyon yo te jwenn nan koupe espesimèn yo kimen lè l sèvi avèk machin nan elektwo-chaje (EDM, DK7745). Apre sa, seksyon lonjitidinal espesimèn yo te kouvwi ak penti abazde epi yo te ponse epi poli ak papye sab 800-grit ak 1500-grit, respektivman. Finalman, dyamèt selil ekivalan (Dmean) nan koup transvèsal echantiyon poli yo te detèmine lè l sèvi avèk lojisyèl analiz imaj, Image Pro Plus 6.0.

Fig. 1.Chema nan anbalaj la woule metòd metaliji poud.

Fig. 2.Imaj SEM nan (a) fib kabòn yo kouvwi, ak (b) montre yon View agrandi nan rejyon an make pa yon kare wouj nan (a). Imaj (c) ak (d) se rezilta EDS pwen A nan (b).

Fig. 3.Dyagram chema konfigirasyon eksperyans radyasyon synchrotron.

2.3.2. Obsèvasyon kimen an plas pa radyasyon synchrotron

Dyagram chema nan konfigirasyon eksperyans radyasyon synchrotron la eskize nanFig. 3. Eksperyans yo te fèt nan beamline 4W1A nan Beijing Synchrotron Radiation Facility (BSRF, Beijing Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Lachin). Kontrèman ak imaj konvansyonèl absòpsyon-kontras, papye sa a itilize imaj kontras faz ak sous limyè radyasyon Synchrotron. Apwòch sa a adrese limit D 'absòbsyon tradisyonèl yo, ki pa efikas pou vizyalize sibstans ki fèb absòbe yo. Pwosesis kimen espesimèn yo te fèt nan yon gwo founo kimen ki fèt sou koutim, ki gen yon fenèt kare 15 mm pa 15 mm pozisyone pèpandikilè ak direksyon reyon X-ray. Gwosè echantiyon an, jan sa montre nan Fig. 3, mezire 15 mm × 15 mm × 2 mm. Yo mete echantiyon an nan yon mwazi kimen ki gen yon sèten kantite fèy seramik. Pandan tout pwosesis kimen an, radyografi ka pase nan echantiyon an epi yo kaptire pa yon kamera aparèy chaj makonnen (CCD). Sous radyografi chwazi a te opere nan yon entansite 20 Kev, epi yo te itilize yon gwosè maksimòm 7.4 mm × 7.4 mm pou pèmèt obsèvasyon konplè sou pwosesis kimen an antye.

Li se vo anyen ke echantiyon yo obsève yo te pozisyone nan yon fason pèpandikilè ak tou de direksyon an woule ak direksyon an tanjansyèl. Tou de précurseurs ki gen 0.5 wt% Cf ak moun ki pa gen 0.5 wt% Cf te retire panno bò yo nan tou de bò echantiyon yo lè l sèvi avèk EDM. Yo te envestige efè Cf sou karakteristik kimen nan kim aliminyòm. Anplis de sa, précurseurs yo ak konpozisyon diferan yo te kimen nan menm founo chofaj la nan yon tanperati prereglaj nan 620 ◦C.

2.3.3. Tès pwopriyete mekanik konpresyon

Espesimèn konpresyon yo te koupe an espesimèn silendrik ak yon wotè 23 mm ak yon dyamèt 20 mm pa EDM, epi yo te asire chak direksyon yo enkli omwen 10 porositë konplè pou fè pou evite efè gwosè. Tès konpresyon kwazi-estatik yo te fèt swiv estanda ISO13314-2011 ak GB/T31930-2015, lè l sèvi avèk yon AG-XPLUS elèktron inivèsèl machin tès materyèl ak yon kapasite chaj maksimòm de 100 KN. Twa echantiyon yo te teste pou chak gwoup, ak koub konpresiv estrès-souch nan papye sa a reprezante rezilta mwayèn yo jwenn nan twa echantiyon yo teste yo. Tout tès yo te fèt anba kontwòl deplasman, kenbe yon vitès konstan kwa-tèt nan 2 mm / min (ki koresponn ak yon to inisyal souch nan 10-3 s-1) nan tanperati chanm.

Fig. 4.Imaj radyasyon synchrotron tan evolye nan pwosesis kimen Cf/AFS: (a) précurseur san bave nan moman t0 380 ◦C; (b)–(c) disolisyon kwiv elemantè ak nikleyasyon tip II pandan fonn precurseur; (d)–(g) nikleyasyon etewojèn ak pwosesis kwasans bul yo; ak (h)–(i) bul fizyone ak kraze.

3. Rezilta ak diskisyon

3.1. Konpòtman kimen nan situ anba radyasyon synchrotron

3.1.1. Evolisyon kim nan Cf/AFS

Fig. 4montre yon seri imaj radyasyon synchrotron ki dekri pwosesis kimen Cf/AFS la. Imaj orijinal yo nan Cf/AFS la(Fig. 4 (a))yo te kaptire lè matris la te nan eta solid nan 380 ◦C, epi tan sa a te fikse kòm t0. Konpare ak lòt konpozan yo nan précurseur a, Cf parèt nwa nan matris la majorite gri aliminyòm ki rich. Sa a ka atribiye a kontni an kwiv segondè sou sifas la fib, jan yo montre nanFig. 2(c)–(d), ki gen pi gwo mas atomik relatif konpare ak lòt konpozan yo nan précurseur la. Anplis, yo obsève majorite Cf yo dispèse ak separe, olye ke gwoupe ansanm, jan yo montre nanFig. 4 (a). Sa a implique ke ak yon adisyon 0.5 wt% nan Cf, yon pwosesis brase 3 èdtan ka efektivman atenn eta a vle nan dispèsyon.

Nan t0+194s (jan yo wè nanFig. 4(b)), yon kantite konsiderab blan, prèske esferik bul ak dyamèt sòti nan 90 μm a 180 μm ka obsève nan matris la aliminyòm gri (ki make ak flèch wouj la). Kantite bul kontinye ogmante nan 46 s, jan yo montre nanFig. 4(c). Anplis de sa, yon lòt chanjman remakab k ap fèt nan matris la se ke kèk ti bul yo gen tandans fòme sou sifas la nan Cf ak inisyasyon nan disolisyon Cu (ki make ak bwat la pwentiye wouj). Gen anpil chans pou fenomèn sa a atribiye a tip II nikleyasyon ki fèt nan kontra an kwiv ki gen poud. Li se lajman rekonèt ke adisyon a nan Cu siyifikativman diminye tanperati a k ​​ap fonn nan alyaj. Sa a rezilta nan fonn lokalize alantou patikil poud endividyèl yo nan précurseur poud ki gen poud kòb kwiv mete pandan pwosesis chofaj la, jenere yon kantite lajan sibstansyèl nan fonn eutektik kwatènè Al-Si-Mg-Cu nan pi ba tanperati. Pisin fonn eutektik kwatènè a gen tandans fè yon rejyon fèb nan alyaj la epi li gen plis tandans fè nikleyasyon. Kòm yon rezilta, bul yo gen plis chans pou yo nuklee ak grandi tou pre kouvwi an kwiv sou sifas fib la. Anplis de sa, fraksyon likid ki ba nan matris la nan moman sa a lakòz gaz ki soti nan dekonpozisyon TiH2 fasil akimile nan matris la aliminyòm. Kalite II nucleation ka efektivman evite gaz akimile fòse matris fraksyon likid ki ba a separe ak pwopaje fant nan likid la, sa ki lakòz pèt grav nan kantite idwojèn.

Fig. 4(d)montre bul yo okòmansman nuklee ak grandi sou rejyon an nan Cf la kòm matris la antyèman fonn, ak kote yo ti wonn yo koresponn ak disparèt kouch kwiv-kouvwi (ki make ak bwat la pwentiye wouj). Li byen etabli ke adisyon nan faz segondè ogmante kantite sit nikleyasyon eterojèn, kidonk diminye baryè enèji a pou fòmasyon nouvo bul nan fonn alyaj la. Pandan se tan, to nucleation an relasyon a total de nucleation heterogeneous zòn pa volim inite w la. Kontinwe, li ka obsève ke bul yo okòmansman nwaye nan sit yo kote fib kabòn yo sitiye epi elaji sou longè fib kabòn nan. Avèk yon ogmantasyon plis nan fraksyon fonn nan, anpil nouvo bul kontinye ap sòtiFigi 4(e)–4(g). Sepandan, pousantaj fizyon lokalize ak rupture nan bul yo se ralanti, ki endike ke bul yo posede estabilite segondè. Nan t0 + 426s, kantite bul ogmante anpil, ak

volim précurseur a montre gwo ekspansyon(Fig. 4(h)). Anplis de sa, ensidan an nan kèk ti wonn fizyone (ki make ak flèch wouj la), kote ti bul yo absòbe pa pi gwo akòz spirasyon Ostwald, se yon pwosesis inevitab pandan evolisyon nan kim metalik [40]. Fenomèn spirasyon sa a tou rezilta nan aparans nan yon ti kantite bul gwo ak iregilye (ki make ak flèch wouj la nanFig. 4(i)).

Fig. 5.Imaj tan evolye nan pwosesis kimen nan AFS nan diferan etap: (a) précurseur san fonn nan moman t0 nan 380 ◦C; (b) disolisyon nan kwiv elemantè ak tip II nikleyasyon pandan fonn precurseur; (c) nikleyasyon ak pwosesis kwasans nan bul; epi (d)–(f) bul ki rantre epi kraze.

3.1.2. Evolisyon kim nan AFS

Fig. 5 montre yon seri imaj radyasyon synchrotron ki montre pwosesis kimen AFS. Menm jan ak Cf/AFS, yo te kaptire imaj inisyal la pou sekans radyasyon synchrotron lè AFS ​​te nan faz solid nan 380 ◦C (gadeFig. 5(a)). Lè matris la chofe pi wo a tanperati solidus la, ti bul blan vin vizib nanFig. 5(b) ak (c), ki soti nan dekonpozisyon TiH2 ak ensidan an nan nikleyasyon tip II nan rejyon an Cu ki rich. Sepandan, kantite bul ki te pwodwi ak dansite distribisyon yo nanFig. 5(c)se miyò pi ba konpare akFig. 4(c). Sa a sijere ke Cf/AFS bay plis chanèl pou lage gaz byen bonè pandan nikleyasyon, anpeche twòp fòmasyon nan fant nan matris aliminyòm ak fraksyon likid ki ba.

Yo ka obsève yon kantite mwens sit nukleasyon AFS ak yon pi gwo pwobabilite pou kwasans nòmal ti wonn konpare ak Cf/AFS.Figi 5(d)–(f). Evolisyon nan bul AFS se iregilye, ak gwosè yo montre fluctuations lajè akòz viv ansanm nan tou de bul ki gen gwosè mikromèt ak bul ki pa nòmal gwosè milimèt (ki make ak flèch wouj la). Anplis, enstabilite sa a ak inhomogeneity pandan pwosesis nikleyasyon bonè a ka lakòz diferans enpòtan nan estrikti pò final la ak pwopriyete mekanik ant AFS ak Cf / AFS.

3.2. Analiz makwostrikti

Pou mennen ankèt sou diferans ki genyen nan mòfoloji pò makwoskopik ak dyamèt pò ant AFS ak Cf/AFS, yo te prepare de estrikti sandwich nan kondisyon laboratwa nan yon tanperati kimen nan 620 ◦C pou 15 min. Makroestrikti ak distribisyon gwosè selil AFS ak Cf/AFS yo montre nanFig. 6. Konparezon nan seksyon vètikal nan de echantiyon estrikti sandwich yo revele ke mous Cf/AFS yo gen selil pi rafine ak mwens domaj tankou rupture oswa fizyon selil yo (gadeFig. 6 (b)). Okontrè, jan yo montre nanFig. 6 (a), AFS la montre pòv omojèn pò ak prezans kèk porositë anòmal gwo. Pandan se tan, dyamèt pò ekivalan pou AFS ak Cf/AFS te 2.9 ± 0.2 mm ak 1.9 ± 0.1 mm, respektivman, sijere ke dyamèt pò a te plis rafine pa adisyon nan Cf (gadeFig. 6(c) ak (d)).

Evolisyon estrikti pò a enfliyanse pa de mekanis konpetitif: dekonpozisyon TiH2 ak fusion ak rupture kim nan. Dekonpozisyon TiH2 kontribye nan ogmantasyon kantite nukleasyon, porosite, ak to ekspansyon, pandan y ap fusion ak rupture bul diminye kantite porositë ak ogmante dyamèt porositë yo. Rediksyon nan fusion ti wonn ak evènman rupture kontribye nan jwenn yon pi bon estrikti selilè. Pakonsekan, estabilite nan segondè nan bave a nesesè kenbe omojèn nan estrikti nan pò pandan pwosesis la kimen. Pou Cf / AFS, adisyon a nan Cf anpil amelyore mouillabilite nan fib yo ak fonn nan aliminyòm. Menm jan ak kim aliminyòm ranfòsman Cf rapòte [44] ki prepare pa metòd kimen fonn, adisyon Cf estabilize kim aliminyòm nan anpeche rupture miray selil ak diminye aglomerasyon. Pandan se tan, Cf ka kreye yon estrikti nèt-tankou nan miray selil la, ki jenere yon fòs separasyon ak anpeche rupture nan bul, kidonk, amelyore estrikti selil la, estabilite kim, ak inifòmite nan distribisyon an pò.

3.3. Mikwostriktirèl karakterizasyon

Fig. 7(a)montre mikrostruktur miray selil la apre kimen ak AFS. Jan nou te rapòte pou mous alyaj AlSi6Cu4Mg4, eutektik Al–Si, Mg2Si, Al2Cu, ak Al5Cu2Mg8Si6, yo prezan nan alyaj la, ki an akò ak rezilta yo jwenn nan analiz EDS nanFigi 7(b). Faz sa yo frajil diminye pwopriyete mekanik kim aliminyòm nan febli miray pò a oswa aji kòm yon sous fant pandan deformation. Se poutèt sa, amelyore pwopriyete yo mekanik nan miray ranpa a nan pò nan adisyon a nan ranfòse faz se yon estrateji solid ak efikas.

Pou Cf/AFS, li ka obsève deFig. 7(c) ak (d)ke Cf a distribye andedan miray selil la oswa nan kwen nan miray selil la, ki endike Cf gen ekselan mouillabilite ak fonn aliminyòm lan. Anplis de sa, li se aparan (al gade nanFigi 7(d)) ke yon ti kantite faz presipite Al2Cu fòme nan koòdone ant fib yo ak fonn aliminyòm lan. Fenomèn sa a kontribye nan reyalize yon lyen solid ant fib yo ak matris la. Pwogresyon reyaksyon difizyon sa a ka entwitif obsève nanFig. 4(a)–(c). Remake byen ke, faz presipite a pa konplètman antoure fib kabòn yo, ak eta a ak kantite distribisyon sa a benefisye pou Cf/AFS. Ki baze sou etid la nan Lv et al, sou Cf ranfòse materyèl aliminyòm matris konpoze, li te demontre ke kantite apwopriye nan faz presipite ka enfliyanse ak kontwole fòs la kosyon entèfas.

Fig. 6.Seksyon vètikal echantiyon reprezantan (a) AFS ak (b) Cf/AFS. Dyamèt ekivalan an parapò ak fraksyon zòn ki koresponn ak (a) ak (b) yo montre nan (c) ak (d), respektivman. Liy solid kontinyèl nan (c) ak (d) reprezante anfòm nòmal la. Regression (R2) reprezante bonte anfòm.

Figi 7.Imaj SEM (a) ak (b) montre mikwostrikti ki koresponn akFig. 6(a) AFS akFig. 6(b) Cf/AFS, respektivman, anplis,Figi 7(b) ak (d) montre agrandisman lokalize nanFigi 7(a) ak (c), respektivman.

3.4. Mekanis nan Cf estabilize bave Al–Si–Mg–Cu

Dapre analiz ki mansyone anwo a, yo rezime yon reprezantasyon schematic nan mekanis kimen pou Cf/AFS ak AFS nanFigi 8. Diferans enpòtan ant Cf/AFS ak AFS nan etap nikleyasyon, kwasans ti wonn, ak etap fusion, ak etap solidifikasyon gradyèl, jan sa montre nanFig. 8 (a) ak (b).

Figi 8.Dyagram eskematik konpòtman kimen Cf/AFS ak AFS: (a) Cf/AFS; epi (b) AFS.

Nan etap nan nikleyasyon nan mous alyaj AlSi6Cu4Mg4, bul yo gen tandans nwaye nan eutektik nan kwatènè likid ki antoure patikil yo kòb kwiv mete, olye ke nwaye nan kote patikil TiH2 yo. Sa a ki kalite nikleyasyon nan rejyon ki pi fèb nan précurseur a (tip II nikleyasyon) bay plis chanèl chape pou gaz yo lage pa dekonpozisyon TiH2, evite akimilasyon nan gaz ak sa ki lakòz fant pwopaje nan fonn aliminyòm lan. Anplis de sa nan fib kabòn ki kouvwi ak kwiv aparamman plis kreye plis chanèl pou divilge H2. Sepandan, depi fonn aliminyòm lan pa gen ase fraksyon likid nan etap sa a, li difisil pou ti bul sa yo gen yon sous ase H2 pou kontinye grandi. Kòm yon rezilta, ti bul sa yo kase nan fonn nan lè tanperati a ap monte. Lè précurseur a konplètman fonn, H2 lage nan reyaksyon an dehydrogenation vyolan nan TiH2 pral nuklee ak grandi rapidman ki baze sou pwen an nikleyasyon. Cf a bay anpil sit nikleyasyon etewojèn pou jenerasyon bul, ki ogmante pousantaj nikleyasyon yo anpil. Ansanm, prezans Cf efektivman inibit kontak ak fizyon bul prensipal yo epi evite fòmasyon nan bul anòmal gwo.

Pandan kwasans lan ak etap fizyon bul yo, adisyon a nan Cf siyifikativman amelyore estabilite nan kim. Rezon ki fè la se ke Cf ak aliminyòm fonn gen bon mouillabilite, ak fib yo ka fasilman bloke ant de koòdone gaz-likid yo fòme yon estrikti rezo (jan yo montre nanFig. 7(c)). Kòm likid fim nan eklèsi, fib yo ka jenere yon presyon separasyon reziste aspirasyon soti nan fwontyè plato a, konsa anpeche fim nan likid soti nan rupture. Se konsa, Cf / AFS bezwen pi long tan kimen konpare ak AFS, ak pi wo estabilite ki ka kenbe inifòmite nan estrikti nan pò pandan evolisyon nan kim la.

Pandan etap solidifikasyon dousman an, bul nan Cf/AFS pa grandi ankò epi fib yo entegre nan miray selil la (ki make ak bwat ki gen pwenti wouj la). Retansyon sa a nan fib anpeche absòpsyon nan ti bul pa pi gwo, jan yo wè nan spirasyon Ostwald, ak inibit rupture miray selil akòz ekspansyon solidifikasyon. Kòm yon rezilta, Cf/AFS montre yon estrikti pò ki pi omojèn ak mwens domaj pò yo konpare ak AFS.

3.5. Pwopriyete mekanik

Koub konpresiv estrès-souch pou Cf/AFS ak AFS ak prèske menm porosite (83.2% ak 81.4%, respektivman) yo prezante nanFig. 9(a). Koub estrès-souch konpresiv la montre yon karakteristik distenk twa etap, ki gen ladan rejyon lineyè elastik, rejyon plato, ak rejyon densifikasyon. Fòs pwodiksyon konpresiv AFS ak Cf/AFS te 8.44 MPa ak 11.87 MPa, respektivman. Fòs sede konpresiv Cf/AFS te ogmante pa 40.6% konpare ak AFS. Pandan se tan, kapasite absòpsyon enèji nan Cf/AFS se pi bon pase sa yo ki nan AFS nan menm souch la, jan yo montre nanFig. 9(b). Kapasite yo absòpsyon enèji nan AFS ak Cf / AFS yo apeprè 3.3 MJ / m3 ak 6.1 MJ / m3, respektivman. Kapasite nan absòpsyon enèji nan Cf / AFS amelyore pa 84.8% konpare ak AFS.

Figi 9.Koub konpresiv estrès-tren ak koub kapasite absòpsyon enèji nan Cf / AFS ak AFS: (a) koub konpresiv estrès-tren; (b) koub kapasite absòpsyon enèji.

Enkòporasyon an nan Cf siyifikativman amelyore pwopriyete yo mekanik nan nwayo a kim. Li se byen li te ye ke pwopriyete yo mekanik nankim aliminyòmyo pre relasyon ak estrikti pò a ak pwopriyete mekanik strut. Analiz makrostriktirèl endike ke adisyon a nan Cf rafine gwosè pò a, amelyore distribisyon pò a, ak domaj pò yo redwi. Menm jan ak rezilta Sasikumar et al. ak Yangetal. ti dyamèt pò ak distribisyon pò etwat yo pi benefik amelyore fòs konpresiv la ak efikasite absòpsyon enèji. Anplis, efè microstructure sou mekanik pwopwiyete kim a se sitou akòz Cf entegre nan mi pò kim nan. Difizyon an ak yap divòse nan fib kabòn yo kouvwi kwiv nan matris aliminyòm lan ka reyalize yon kosyon entèfas ki pi fèm ant fib yo ak matris aliminyòm lan, ki kontribye nan transfè chaj. Fib kabòn modil segondè agrafe nan miray pò a ka limite deformation nan miray pò a anba chaj konpresyon ak amelyore kapasite a pote chaj. Tout faktè sa yo favorize Cf / AFS pou reyalize pi wo fòs sede ak kapasite absòpsyon enèji konpare ak AFS.

4. Konklizyon

Cf/AFS ak AFS yo te prepare pa metòd poud metaliji anbalaj woule nan travay sa a. Konpòtman kimen Cf/AFS ak AFS te obsève dinamikman atravè radyasyon synchrotron pou

envestige enfliyans Cf sou nikleyasyon ak kwasans ti wonn nan. Anplis de sa, Cf sou mòfoloji pò a, distribisyon pò a, ak pwopriyete konpresyon nan mous aliminyòm yo te byen analize. Konklizyon prensipal yo se jan sa a:

(1) Obsèvasyon sou radyasyon synchrotron revele ke tou de Cf/ AFS ak AFS pwosesis kimen montre twa etap diferan: nikleyasyon ti wonn, kwasans ti wonn ak fizyon, ak solidifikasyon.

An konparezon ak AFS, pwosesis kimen nan Cf / AFS demontre pi wo estabilite ak inifòmite ti wonn. AFS gen plis tandans pou fòme porositë anòmal gwo ak koryas pandan pwosesis evolisyon pò a. Anplis de sa, se disparite a atribiye nan efè a etewojèn nikleyasyon nan Cf, ki anpeche rupture miray ti wonn ak diminye coalescence pandan y ap ogmante pousantaj la nikleyasyon.

(2) Anplis de sa nan 0.5 wt.% Cf rafine dyamèt pò ekivalan a soti nan 2.9 ± 0.2 mm a 1.9 ± 0.1 mm, siyifikativman diminye domaj pò koryas. Ansanm, mikrostruktur la revele bon mouillabilite nan Cf, ki distribye sou miray la pò ak koòdone gaz-solid, kidonk amelyore estabilite kim.

(3) Konpare ak AFS, fòs pwodiksyon konpresiv ak kapasite absòpsyon enèji nan Cf/AFS ogmante pa apeprè 40.6% ak 84.8%, respektivman. Konklizyon etid sa a ka bay lide pou ranfòsman panno sandwich kim aliminyòm ak koòdone lyezon métallurgique ki gen potansyèl pou aplikasyon jeni nan domèn endistri otomobil ak ayewospasyal.

Atik ki soti nan Journal of Rechèch Materyèl ak Teknoloji