Întărirea în vârstă a aliajelor d; aluminiu - MetalBlog
Blogul experților în metalurgie
Întărirea în vârstă a aliajelor de aluminiu AlSi7Mg0.3 - model numeric.
Întărirea în vârstă permite obținerea proprietăților mecanice optime (Rp0.2, alungire, duritate) ale multor aliaje de aluminiu, în special aliajele de turnătorie. Într-adevăr, dacă ne concentrăm pe acestea din urmă, turnarea gravitațională reprezintă aproximativ 50% din tonajul aliajelor de aluminiu turnat și aproximativ 65% din cifra de afaceri. Cu toate acestea, multe aliaje de aluminiu (Al Si7Mg, Al Si10Mg etc.) conțin cupru și/sau siliciu și magneziu, elemente care fac posibilă efectuarea unui tratament termic (T4, T64, T6, T7) și astfel crește proprietățile mecanice datorită mecanismelor de întărire structurală a acestui articol.
Proprietățile mecanice ale unei piese turnate depind de mai mulți factori care pot fi clasificați în patru familii. Distingem în primul rând curățenia aliajului (absența incluziunilor și oxizilor) apoi compactitatea pieselor, finețea structurii (mărimea granulelor, compuși eutectici, intermetalici etc.) și în cele din urmă întărirea prin precipitare.
Din 1909 și opera lui A. Wilm, se știe că aluminiul poate fi întărit prin adăugări mici de elemente străine (cupru, magneziu, siliciu, zinc, ...) și prin aplicarea unui tratament termic. Mecanismul de întărire a aliajelor de aluminiu este întărirea în vârstă, a cărei origine a fost identificată independent de Guinier și Preston. Pentru aliajele de duraluminiu (Al-Cu-Mg), întărirea se obține din clustere (zone G.P.) care evoluează către precipitate din ce în ce mai mari și incoerente (Al2Cuq ’apoi Al2Cu-Q). Multe studii se referă la proprietățile aliajelor de aluminiu turnat, în special influența conținutului de fier, rata de răcire, relația dintre microstructură și caracteristicile mecanice sau efectul tratamentului termic. De asemenea, întărirea aliajelor și diferitele mecanisme implicate sunt bine descrise.
Deformarea aliajelor pune în joc un defect structural: luxații. Întărirea se obține dacă reușim să „încetinim” sau „blocăm” aceste luxații. Pot fi luate în considerare patru moduri de întărire:
- Nu aveți deloc în aliaj. Cu toate acestea, luxațiile sunt defecte naturale termodinamic stabile și naturale ale materialului cristalizat. Prin urmare, această metodă "exotică" de întărire poate fi găsită doar în mod excepțional, de exemplu în mustăți (monocristale perfecte);
- Înmulțiți numărul de luxații astfel încât acestea să interacționeze și să se blocheze reciproc: acesta este principiul întăririi prin deformare;
- Încetinirea mișcării prin distorsionarea rețelei de cristal. Această întărire se realizează prin efectul unei soluții solide sau prin introducerea de precipitate coerente fine. În acest caz, dislocarea trebuie să taie precipitatele;
- Încetiniți luxațiile prin crearea de obstacole pe care luxațiile trebuie să le ocolească:
- Prin deformare pentru a forma bucle care rămân ancorate pe precipitate (bucle sau mecanism Orowan);
- Prin ocolirea precipitatelor, prin „urcare” (mecanismul „Urcare”);
- Ocolirea precipitațiilor, schimbarea planului de alunecare.
Consistența precipitatelor cu matricea este, printre altele, o funcție a dimensiunii precipitatelor. Cu cât acestea sunt mai mari, cu atât sunt mai puțin consistente. În timpul tratamentului termic, există o distribuție a dimensiunii precipitatelor, precum și o distribuție a orientării dislocărilor. Deci, mecanismul de forfecare și cele trei mecanisme de bypass trebuie luate în considerare dacă dorim să modelăm întărirea structurală.
Tratamentul de precipitare constă în supunerea aliajului la trei tratamente succesive. În primul rând, se efectuează un tratament de soluție, al cărui obiectiv este dizolvarea numărului maxim de elemente de aliere la temperatura luată în considerare pentru tratament. Apoi, se efectuează o stingere, în general cu apă, care permite stocarea unei soluții solide suprasaturate la temperatura camerei. În cele din urmă, tratamentul este finalizat prin îmbătrânire la o temperatură destul de scăzută (160 ° C - 200 ° C), al cărei obiectiv este formarea controlată a precipitatelor de dimensiuni submicronice. Aceste precipitate vor constitui obstacole în mișcarea luxațiilor și astfel vor întări materialul. În funcție de temperatură și durata tratamentului, precipitatele vor lua diferite forme metastabile pentru a duce în cele din urmă la o formă stabilă.