Întărirea aliajelor de Al
Întărirea (de asemenea întărirea sau întărirea prin precipitare) a aliajelor de aluminiu înseamnă un tratament termic care crește duritatea și rezistența materialului.
Proprietatea materialului „durabilitatea” este o condiție prealabilă importantă pentru utilizarea componentelor și structurilor din aluminiu din multe domenii tehnice de aplicare. De exemplu, toată tehnologia aeronavelor ar fi greu de conceput fără aliaje de aluminiu rezistente la vârstă. Deoarece aluminiu, în combinație cu diferite alte elemente, este capabil să formeze aliaje întăritoare, poate îndeplini această cerință de bază importantă. În plus, există posibilitatea influențării pozitive a valorilor de rezistență ale aliajelor de aluminiu în ceea ce privește rezistența cerută de tehnologie prin intermediul unui tratament termic special adaptat condițiilor de solubilitate respective.
Cerințe importante pentru întărirea aliajelor de aluminiu
- miscibilitate limitată
- limita de saturație a elementelor din aliaj, care sunt predominant prezente în cristalul mixt, trebuie să scadă considerabil pe măsură ce temperatura scade
- trebuie să fie posibilă „înghețarea” unei stări suprasaturate cu răcire bruscă
- Fazele de creștere a forței pot fi eliminate prin îmbătrânire
Întărirea aliajelor de aluminiu
Cu unele materiale, se poate realiza o creștere enormă a rezistenței datorită apariției precipitatelor fragile. Condiția prealabilă pentru aceasta este ca particulele precipitate să pătrundă complet în matrice. Forma specifică în care sunt distribuite precipitatele este determinată de condițiile de nucleație. Dacă o distribuție grosieră trebuie transformată într-o formă de precipitație fin divizată, particulele precipitate trebuie reformate complet în condiții modificate. Acest mecanism se aplică și aliajelor de aluminiu.
Călirea unui aliaj are loc în trei faze de transformare de bază. În scop ilustrativ, explicația este dată mai jos folosind un sistem binar. Modelul ales constă din fazele α și β, unde α reprezintă matricea care trebuie consolidată și β a doua fază fragilă.
Faza de întărire 1:
Primul obiectiv este dizolvarea fazei β. În acest scop, are loc o soluție de tratament termic în zona monofazată a fazei α. Referindu-ne la figură, temperatura este acum la T2. La această temperatură, faza β se dizolvă în faza a, care este compusă în principal din atomi B.
Faza de întărire 2:
Aceasta este urmată de o răcire bruscă, astfel încât orice difuzie să fie suprimată. În cele din urmă, la temperatura T1 există un cristal mixt α suprasaturat. Acum conține mai mulți atomi de B decât ar corespunde echilibrului real la temperatura T1. Gradul exact de suprasaturare este prezentat ca un segment pe axa de concentrație (izoterma T1). Primul punct de segment este intersecția izotermei T1 cu linia limită de fază α/α + β. În plus, raporturile exacte de concentrație pot fi citite de pe această izotermă (a se vedea axa de concentrație la temperatura T1). Al doilea punct de intersecție indică perpendicularul punctului *) față de această izotermă. În ilustrația prezentată, aceasta este secțiunea xü.
Faza de întărire 3:
În a treia etapă, particulele B și toate particulele care conțin atomi B sunt eliminate. Pentru a face acest lucru, difuzia suprimată de răcirea bruscă este stimulată din nou într-un mod controlat. Tehnicienii se referă la acest proces drept externalizare. Acest lucru are ca rezultat precipitate fin dispersate care generează câmpuri de distorsiune, cunoscute și sub denumirea de rețele matrice. Acest proces influențează toate procesele de formare a dislocării și mișcarea dislocării. Dacă există deja luxații, acestea sunt blocate. Rezultatul aliajelor de aluminiu este deformabilitatea plastică limitată, care în tehnologie este denumită întărire.