Болотту алюминийге туташтырганда, туташтыруу процессинде Fe жана Al атомдорунун ортосундагы реакция морт металл аралык кошулмаларды (МММ) пайда кылат. Бул МММдердин болушу туташуунун механикалык бекемдигин чектейт, ошондуктан бул кошулмалардын санын көзөмөлдөө зарыл. МММдердин пайда болушунун себеби, Feнин Alдеги эригичтиги начар. Эгерде ал белгилүү бир өлчөмдөн ашып кетсе, ширетүүнүн механикалык касиеттерине таасир этиши мүмкүн. МММдердин катуулук, чектелген ийкемдүүлүк жана бекемдик, ошондой эле морфологиялык өзгөчөлүктөрү сыяктуу уникалдуу касиеттери бар. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, башка МММдерге салыштырмалуу Fe2Al5 МММ катмары эң морт деп эсептелет (11.8± 1,8 ГПа) IMC фазасында жана ошондой эле ширетүүнүн бузулушунан улам механикалык касиеттердин төмөндөшүнүн негизги себеби болуп саналат. Бул макалада жөнгө салынуучу шакекче режиминдеги лазерди колдонуу менен IF болотун жана 1050 алюминийин алыстан лазер менен ширетүү процесси изилденет жана лазер нурунун формасынын металл аралык кошулмалардын пайда болушуна жана механикалык касиеттерге тийгизген таасирин терең изилдейт. Өзөк/шакекче кубаттуулугунун катышын тууралоо менен, өткөргүчтүк режиминде өзөк/шакекче кубаттуулугунун катышы 0,2ге барабар болгондо, ширетүүчү беттин байланыштыруучу бетинин аянты жакшыраак болот жана Fe2Al5 IMC калыңдыгын бир кыйла азайтат, ошону менен муундун кесүү күчүн жакшыртат.
Бул макалада IF болотту жана 1050 алюминийди алыстан лазер менен ширетүү учурунда металл аралык кошулмалардын пайда болушуна жана механикалык касиеттерге жөнгө салынуучу шакекче режиминдеги лазердин таасири тааныштырылат. Изилдөөнүн жыйынтыктары өткөргүчтүк режиминде өзөк/шакекче кубаттуулугунун катышы 0,2ге барабар болгондо, ширетүүчү беттин чоңураак байланыштыруучу бетинин аянты камсыздалаарын көрсөтүп турат, бул 97,6 Н/мм2 максималдуу кесүү күчү менен чагылдырылат (бирикме эффективдүүлүгү 71%). Мындан тышкары, кубаттуулук катышы 1ден жогору болгон Гаусс нурларына салыштырмалуу, бул Fe2Al5 металл аралык кошулмасынын (IMC) калыңдыгын 62% га жана жалпы IMC калыңдыгын 40% га бир кыйла азайтат. Перфорация режиминде өткөргүчтүк режимине салыштырмалуу жаракалар жана кесүү күчү төмөн болгон. Белгилей кетүүчү нерсе, өзөк/шакекче кубаттуулугунун катышы 0,5 болгондо, ширетүүчү тигиште дандын олуттуу тазаланышы байкалган.
r=0 болгондо, циклдик кубат гана өндүрүлөт, ал эми r=1 болгондо, өзөктүк кубат гана өндүрүлөт.
Гаусс нуру менен шакекче нурунун ортосундагы кубаттуулук катышынын r схемалык диаграммасы
(а) Ширетүүчү түзүлүш; (б) Ширетүүчү профилдин тереңдиги жана туурасы; (в) Үлгүнү жана арматуранын жөндөөлөрүн көрсөтүүчү схемалык диаграмма
MC сыноосу: Гаусс нурунда гана ширетүүчү тигиш башында тайыз өткөргүчтүк режиминде болот (ID 1 жана 2), андан кийин жарым-жартылай кирип кетүүчү кулпу режимине өтөт (ID 3-5), ачык жаракалар пайда болот. Шакекче кубаттуулугу 0дөн 1000 Втга чейин жогорулаганда, ID 7де ачык жаракалар болгон жок жана темир менен байытуу тереңдиги салыштырмалуу аз болгон. Шакекче кубаттуулугу 2000 жана 2500 Втга чейин жогорулаганда (ID 9 жана 10), темир менен бай зонанын тереңдиги жогорулайт. 2500 Вт шакекче кубаттуулугунда (ID 10) ашыкча жаракалар пайда болот.
MR сыноосу: Өзөктүн кубаттуулугу 500 жана 1000 Вт (ID 11 жана 12) ортосунда болгондо, ширетүүчү тигиш өткөргүчтүк режиминде болот; ID 12 жана ID 7 салыштырганда, жалпы кубаттуулук (6000 Вт) бирдей болгону менен, ID 7 кулпу тешик режимин ишке ашырат. Бул доминанттык цикл мүнөздөмөсүнөн улам ID 12деги кубаттуулуктун тыгыздыгынын олуттуу төмөндөшүнө байланыштуу (r=0.2). Жалпы кубаттуулук 7500 Вт (ID 15) жеткенде, толук кирүү режимине жетишүүгө болот жана ID 7де колдонулган 6000 Вт менен салыштырганда, толук кирүү режиминин кубаттуулугу бир кыйла жогорулайт.
Интегралдык схеманы сыноо: Өткөрүү режими (ID 16 жана 17) 1500 Вт өзөктүк кубаттуулукта жана 3000 Вт жана 3500 Вт шакекче кубаттуулукта жетишилген. Өзөктүк кубаттуулук 3000 Вт жана шакекче кубаттуулук 1500 Вт жана 2500 Вт ортосунда болгондо (ID 19-20), бай темир менен бай алюминийдин ортосундагы чек арада ачык жаракалар пайда болуп, жергиликтүү кирип кетүүчү кичинекей тешик үлгүсүн пайда кылат. Шакекче кубаттуулук 3000 жана 3500 Вт болгондо (ID 21 жана 22), толук кирип кетүүчү ачкыч тешикче режимине жетишүү.
Оптикалык микроскоп астында ар бир ширетүүчү идентификациянын кесилиш сүрөттөрү
4-сүрөт. (а) Ширетүү сыноолорундагы чектүү созулуунун бекемдиги (UTS) менен кубаттуулук катышынын ортосундагы байланыш; (б) Бардык ширетүү сыноолорунун жалпы кубаттуулугу.
5-сүрөт. (а) Пропорциянын катышы менен UTSтин ортосундагы байланыш; (б) Кеңейүү жана кирүү тереңдиги менен UTSтин ортосундагы байланыш; (в) Бардык ширетүү сыноолору үчүн кубаттуулуктун тыгыздыгы.
6-сүрөт. (ac) Виккерстин микрокатуулук оюгунун контурдук картасы; (df) Өкүлчүлүктүү өткөргүчтүк режиминдеги ширетүү үчүн тиешелүү SEM-EDS химиялык спектрлери; (g) Болот менен алюминийдин ортосундагы интерфейстин схемалык диаграммасы; (h) Fe2Al5 жана өткөргүчтүк режиминдеги ширетүүлөрдүн жалпы IMC калыңдыгы
7-сүрөт. (ac) Виккерстин микрокатуулук оюгунун контурдук картасы; (df) Жергиликтүү тешүү перфорациясынын режиминдеги ширетүү үчүн тиешелүү SEM-EDS химиялык спектри.
8-сүрөт. (ac) Виккерстин микрокатуулук оюгунун контурдук картасы; (df) Өкүлчүлүктүү толук кирүү перфорациялык режимдеги ширетүү үчүн тиешелүү SEM-EDS химиялык спектри.
9-сүрөт. EBSD диаграммасы толук кирүү перфорациясы режиминдеги сыноодо темирге бай аймактын (үстүнкү пластинанын) бүртүкчөлөрүнүн өлчөмүн көрсөтөт жана бүртүкчөлөрдүн өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшүн сандык жактан аныктайт.
10-сүрөт. Бай темир менен бай алюминийдин ортосундагы интерфейстин SEM-EDS спектрлери
Бул изилдөөдө IF болот-1050 алюминий эритмесинин окшош эмес тегерек ширетилген муундарында IMCнин пайда болушуна, микроструктурасына жана механикалык касиеттерине ARM лазеринин таасири изилденген. Изилдөөдө үч ширетүү режими (өткөрүү режими, жергиликтүү кирүү режими жана толук кирүү режими) жана тандалган үч лазер нурунун формасы (Гаусс нуру, шакекче нур жана Гаусс шакекче нуру) каралган. Изилдөөнүн жыйынтыктары Гаусс нурунун жана шакекче нурунун тиешелүү кубаттуулук катышын тандоо ички модалдык көмүртектин пайда болушун жана микроструктурасын көзөмөлдөө үчүн негизги параметр болуп саналат, ошону менен ширетүүнүн механикалык касиеттерин максималдуу түрдө жогорулатат. Өткөрүү режиминде кубаттуулук катышы 0,2 болгон тегерек нур эң жакшы ширетүүнүн бекемдигин камсыз кылат (71% муун эффективдүүлүгү). Перфорация режиминде Гаусс нуру чоңураак ширетүү тереңдигин жана жогорку аспект катышын пайда кылат, бирок ширетүүнүн интенсивдүүлүгү бир кыйла төмөндөйт. Кубаттуулук катышы 0,5 болгон шакекче нур ширетүү тигишиндеги болот каптал бүртүкчөлөрүнүн такталышына олуттуу таасир этет. Бул шакекче сымал нурдун төмөнкү чоку температурасы муздатуу ылдамдыгынын жогорулашына жана ширетүүчү тигиштин жогорку бөлүгүнө карай Al эриген затынын миграциясынын дандын түзүлүшүнө өсүштү чектөөчү таасирине байланыштуу. Виккерстин микрокатуулук менен Thermo Calcтин фазалык көлөм пайызын божомолдоосунун ортосунда күчтүү корреляция бар. Fe4Al13 көлөм пайызы канчалык чоң болсо, микрокатуулук ошончолук жогору болот.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 25-январы
