అల్యూమినియం మిశ్రమాల వేడి చికిత్స యొక్క ప్రాథమిక రకాలు

అల్యూమినియం మిశ్రమాల యొక్క ప్రాథమిక ఉష్ణ చికిత్స రకాలు అన్నేలింగ్ మరియు క్వెన్చింగ్ మరియు ఏజింగ్. అన్నేలింగ్ అనేది మృదుత్వం చికిత్స, దీని ఉద్దేశ్యం మిశ్రమలోహాన్ని కూర్పు మరియు నిర్మాణంలో ఏకరీతిగా మరియు స్థిరంగా చేయడం, పని గట్టిపడటాన్ని తొలగించడం మరియు మిశ్రమం యొక్క ప్లాస్టిసిటీని పునరుద్ధరించడం. క్వెన్చింగ్ మరియు ఏజింగ్ అనేది బలపరిచే వేడి చికిత్స, దీని ఉద్దేశ్యం మిశ్రమం యొక్క బలాన్ని మెరుగుపరచడం మరియు ప్రధానంగా వేడి చికిత్స ద్వారా బలోపేతం చేయగల అల్యూమినియం మిశ్రమాలకు ఉపయోగిస్తారు.

1 అన్నేలింగ్

వివిధ ఉత్పత్తి అవసరాల ప్రకారం, అల్యూమినియం మిశ్రమం ఎనియలింగ్ అనేక రూపాలుగా విభజించబడింది: ఇంగోట్ హోమోజెనైజేషన్ ఎనియలింగ్, బిల్లెట్ ఎనియలింగ్, ఇంటర్మీడియట్ ఎనియలింగ్ మరియు తుది ఉత్పత్తి ఎనియలింగ్.

1.1 ఇంగోట్ హోమోజనైజేషన్ ఎనియలింగ్

వేగవంతమైన సంక్షేపణం మరియు సమతుల్యత లేని స్ఫటికీకరణ పరిస్థితులలో, కడ్డీ అసమాన కూర్పు మరియు నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉండాలి మరియు గొప్ప అంతర్గత ఒత్తిడిని కూడా కలిగి ఉండాలి. ఈ పరిస్థితిని మార్చడానికి మరియు కడ్డీ యొక్క వేడి పని ప్రక్రియను మెరుగుపరచడానికి, సజాతీయీకరణ ఎనియలింగ్ సాధారణంగా అవసరం.

పరమాణు వ్యాప్తిని ప్రోత్సహించడానికి, సజాతీయీకరణ ఎనియలింగ్ కోసం అధిక ఉష్ణోగ్రతను ఎంచుకోవాలి, కానీ అది మిశ్రమం యొక్క తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం యూటెక్టిక్ ద్రవీభవన స్థానం కంటే ఎక్కువగా ఉండకూడదు. సాధారణంగా, సజాతీయీకరణ ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రత ద్రవీభవన స్థానం కంటే 5~40℃ తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఎనియలింగ్ సమయం ఎక్కువగా 12~24h మధ్య ఉంటుంది.

1.2 బిల్లెట్ ఎనియలింగ్

బిల్లెట్ ఎనీలింగ్ అనేది ప్రెజర్ ప్రాసెసింగ్ సమయంలో మొదటి కోల్డ్ డిఫార్మేషన్ ముందు జరిగే ఎనీలింగ్‌ను సూచిస్తుంది. బిల్లెట్ సమతుల్య నిర్మాణాన్ని పొందడం మరియు గరిష్ట ప్లాస్టిక్ డిఫార్మేషన్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండటం దీని ఉద్దేశ్యం. ఉదాహరణకు, హాట్-రోల్డ్ అల్యూమినియం అల్లాయ్ స్లాబ్ యొక్క రోలింగ్ ఎండ్ ఉష్ణోగ్రత 280~330℃. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద వేగవంతమైన శీతలీకరణ తర్వాత, పని గట్టిపడే దృగ్విషయాన్ని పూర్తిగా తొలగించలేము. ప్రత్యేకించి, వేడి-చికిత్స చేయబడిన బలోపేతం చేయబడిన అల్యూమినియం మిశ్రమాలకు, వేగవంతమైన శీతలీకరణ తర్వాత, పునఃస్ఫటికీకరణ ప్రక్రియ ముగియలేదు మరియు సూపర్‌శాచురేటెడ్ ఘన ద్రావణం పూర్తిగా కుళ్ళిపోలేదు మరియు పని గట్టిపడటం మరియు చల్లార్చే ప్రభావంలో కొంత భాగం ఇప్పటికీ అలాగే ఉంచబడుతుంది. ఎనీలింగ్ లేకుండా నేరుగా కోల్డ్ రోల్ చేయడం కష్టం, కాబట్టి బిల్లెట్ ఎనీలింగ్ అవసరం. LF3 వంటి వేడి-చికిత్స చేయని బలోపేతం చేయబడిన అల్యూమినియం మిశ్రమాలకు, ఎనీలింగ్ ఉష్ణోగ్రత 370~470℃, మరియు 1.5~2.5h వెచ్చగా ఉంచిన తర్వాత గాలి శీతలీకరణ జరుగుతుంది. కోల్డ్-డ్రాన్ ట్యూబ్ ప్రాసెసింగ్ కోసం ఉపయోగించే బిల్లెట్ మరియు ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రత తగిన విధంగా ఎక్కువగా ఉండాలి మరియు ఎగువ పరిమితి ఉష్ణోగ్రతను ఎంచుకోవచ్చు. LY11 మరియు LY12 వంటి వేడి చికిత్స ద్వారా బలోపేతం చేయగల అల్యూమినియం మిశ్రమాలకు, బిల్లెట్ ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రత 390~450℃, ఈ ఉష్ణోగ్రత వద్ద 1~3గం పాటు ఉంచబడుతుంది, తర్వాత ఫర్నేస్‌లో 30℃/గం కంటే ఎక్కువ రేటుతో 270℃ కంటే తక్కువకు చల్లబరుస్తుంది మరియు తర్వాత ఫర్నేస్ నుండి గాలి ద్వారా చల్లబడుతుంది.

1.3 ఇంటర్మీడియట్ ఎనియలింగ్

ఇంటర్మీడియట్ ఎనియలింగ్ అనేది కోల్డ్ డిఫార్మేషన్ ప్రక్రియల మధ్య ఎనియలింగ్‌ను సూచిస్తుంది, దీని ఉద్దేశ్యం నిరంతర కోల్డ్ డిఫార్మేషన్‌ను సులభతరం చేయడానికి పని గట్టిపడటాన్ని తొలగించడం.సాధారణంగా చెప్పాలంటే, పదార్థం ఎనియల్ చేయబడిన తర్వాత, 45~85% కోల్డ్ డిఫార్మేషన్‌కు గురైన తర్వాత ఇంటర్మీడియట్ ఎనియలింగ్ లేకుండా కోల్డ్ వర్కింగ్‌ను కొనసాగించడం కష్టం.

ఇంటర్మీడియట్ ఎనియలింగ్ యొక్క ప్రక్రియ వ్యవస్థ ప్రాథమికంగా బిల్లెట్ ఎనియలింగ్ మాదిరిగానే ఉంటుంది. కోల్డ్ డిఫార్మేషన్ డిగ్రీ అవసరాల ప్రకారం, ఇంటర్మీడియట్ ఎనియలింగ్‌ను మూడు రకాలుగా విభజించవచ్చు: పూర్తి ఎనియలింగ్ (మొత్తం డిఫార్మేషన్ ε≈60~70%), సాధారణ ఎనియలింగ్ (ε≤50%) మరియు స్వల్ప ఎనియలింగ్ (ε≈30~40%). మొదటి రెండు ఎనియలింగ్ వ్యవస్థలు బిల్లెట్ ఎనియలింగ్ మాదిరిగానే ఉంటాయి మరియు తరువాతిది 320~350℃ వద్ద 1.5~2గం వేడి చేయబడి, ఆపై గాలిలో చల్లబడుతుంది.

1.4. పూర్తయిన ఉత్పత్తిని ఎనియలింగ్ చేయడం

తుది ఉత్పత్తి ఎనియలింగ్ అనేది తుది ఉష్ణ చికిత్స, ఇది ఉత్పత్తి సాంకేతిక పరిస్థితుల అవసరాలకు అనుగుణంగా పదార్థానికి కొన్ని సంస్థాగత మరియు యాంత్రిక లక్షణాలను ఇస్తుంది.

పూర్తయిన ఉత్పత్తి ఎనియలింగ్‌ను అధిక ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్ (మృదువైన ఉత్పత్తుల ఉత్పత్తి) మరియు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్ (వివిధ రాష్ట్రాలలో సెమీ-హార్డ్ ఉత్పత్తుల ఉత్పత్తి)గా విభజించవచ్చు. అధిక ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్ పూర్తి రీక్రిస్టలైజేషన్ నిర్మాణం మరియు మంచి ప్లాస్టిసిటీని పొందగలదని నిర్ధారించాలి. పదార్థం మంచి నిర్మాణం మరియు పనితీరును పొందుతుందని నిర్ధారించుకునే పరిస్థితిలో, హోల్డింగ్ సమయం చాలా ఎక్కువ ఉండకూడదు. గాలి శీతలీకరణ చల్లార్చే ప్రభావాన్ని నివారించడానికి, వేడి చికిత్స ద్వారా బలోపేతం చేయగల అల్యూమినియం మిశ్రమాలకు, శీతలీకరణ రేటును ఖచ్చితంగా నియంత్రించాలి.

తక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్‌లో ఒత్తిడి ఉపశమన ఎనియలింగ్ మరియు పాక్షిక మృదుత్వ ఎనియలింగ్ ఉన్నాయి, వీటిని ప్రధానంగా స్వచ్ఛమైన అల్యూమినియం మరియు వేడి చికిత్స చేయని బలోపేతం చేయబడిన అల్యూమినియం మిశ్రమాలకు ఉపయోగిస్తారు. తక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్ వ్యవస్థను రూపొందించడం చాలా క్లిష్టమైన పని, ఇది ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు హోల్డింగ్ సమయాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవడమే కాకుండా, మలినాల ప్రభావం, మిశ్రమలోహం డిగ్రీ, చల్లని వైకల్యం, ఇంటర్మీడియట్ ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు వేడి వైకల్య ఉష్ణోగ్రతను కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. తక్కువ ఉష్ణోగ్రత ఎనియలింగ్ వ్యవస్థను రూపొందించడానికి, ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రత మరియు యాంత్రిక లక్షణాల మధ్య మార్పు వక్రతను కొలవడం అవసరం, ఆపై సాంకేతిక పరిస్థితులలో పేర్కొన్న పనితీరు సూచికల ప్రకారం ఎనియలింగ్ ఉష్ణోగ్రత పరిధిని నిర్ణయించడం అవసరం.

2 చల్లార్చడం

అల్యూమినియం మిశ్రమలోహం చల్లబరచడాన్ని సొల్యూషన్ ట్రీట్‌మెంట్ అని కూడా అంటారు, ఇది అధిక-ఉష్ణోగ్రత తాపన ద్వారా ఘన ద్రావణంలో రెండవ దశలో సాధ్యమైనంత ఎక్కువ మిశ్రమ మూలకాలను కరిగించడం, తరువాత రెండవ దశ అవపాతాన్ని నిరోధించడానికి వేగవంతమైన శీతలీకరణ, తద్వారా తదుపరి వృద్ధాప్య చికిత్సకు బాగా తయారు చేయబడిన సూపర్‌శాచురేటెడ్ అల్యూమినియం-ఆధారిత α ఘన ద్రావణాన్ని పొందడం.

సూపర్‌శాచురేటెడ్ α ఘన ద్రావణాన్ని పొందడం యొక్క సూత్రం ఏమిటంటే, అల్యూమినియంలోని మిశ్రమంలో రెండవ దశ యొక్క ద్రావణీయత ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో గణనీయంగా పెరుగుతుంది, లేకుంటే, ఘన ద్రావణ చికిత్స యొక్క ఉద్దేశ్యం సాధించబడదు. అల్యూమినియంలోని చాలా మిశ్రమ మూలకాలు ఈ లక్షణంతో యూటెక్టిక్ దశ రేఖాచిత్రాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. ఉదాహరణగా Al-Cu మిశ్రమాన్ని తీసుకుంటే, యూటెక్టిక్ ఉష్ణోగ్రత 548℃, మరియు అల్యూమినియంలో రాగి యొక్క గది ఉష్ణోగ్రత ద్రావణీయత 0.1% కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. 548℃కి వేడి చేసినప్పుడు, దాని ద్రావణీయత 5.6%కి పెరుగుతుంది. అందువల్ల, 5.6% కంటే తక్కువ రాగిని కలిగి ఉన్న అల్-Cu మిశ్రమాలు తాపన ఉష్ణోగ్రత దాని సాల్వస్ ​​రేఖను మించిన తర్వాత α సింగిల్ ఫేజ్ ప్రాంతంలోకి ప్రవేశిస్తాయి, అంటే, రెండవ దశ CuAl2 మాతృకలో పూర్తిగా కరిగిపోతుంది మరియు చల్లార్చిన తర్వాత ఒకే సూపర్‌శాచురేటెడ్ α ఘన ద్రావణాన్ని పొందవచ్చు.

అల్యూమినియం మిశ్రమాలకు క్వెన్చింగ్ అనేది అత్యంత ముఖ్యమైన మరియు అత్యంత డిమాండ్ ఉన్న హీట్ ట్రీట్‌మెంట్ ఆపరేషన్. తగిన క్వెన్చింగ్ హీటింగ్ ఉష్ణోగ్రతను ఎంచుకోవడం మరియు తగినంత క్వెన్చింగ్ కూలింగ్ రేటును నిర్ధారించడం మరియు ఫర్నేస్ ఉష్ణోగ్రతను ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం మరియు క్వెన్చింగ్ డిఫార్మేషన్‌ను తగ్గించడం కీలకం.

క్వెన్చింగ్ ఉష్ణోగ్రతను ఎంచుకోవడంలో సూత్రం ఏమిటంటే, అల్యూమినియం మిశ్రమం అతిగా కాలిపోకుండా లేదా ధాన్యాలు అధికంగా పెరగకుండా చూసుకుంటూ, α ఘన ద్రావణం యొక్క సూపర్‌సాచురేషన్ మరియు వృద్ధాప్య చికిత్స తర్వాత బలాన్ని పెంచడం కోసం క్వెన్చింగ్ హీటింగ్ ఉష్ణోగ్రతను వీలైనంతగా పెంచడం. సాధారణంగా, అల్యూమినియం మిశ్రమం తాపన కొలిమికి ఫర్నేస్ ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ ఖచ్చితత్వం ±3℃ లోపల ఉండాలి మరియు ఫర్నేస్ ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఏకరూపతను నిర్ధారించడానికి ఫర్నేస్‌లోని గాలి బలవంతంగా ప్రసరించవలసి వస్తుంది.

అల్యూమినియం మిశ్రమం ఓవర్ బర్నింగ్ అనేది లోహం లోపల తక్కువ-ద్రవీభవన-స్థాన భాగాలు, బైనరీ లేదా మల్టీ-ఎలిమెంట్ యూటెక్టిక్స్ వంటివి పాక్షికంగా కరిగిపోవడం వల్ల సంభవిస్తుంది. ఓవర్ బర్నింగ్ యాంత్రిక లక్షణాల తగ్గుదలకు మాత్రమే కాకుండా, మిశ్రమం యొక్క తుప్పు నిరోధకతపై కూడా తీవ్రమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. అందువల్ల, అల్యూమినియం మిశ్రమం ఓవర్ బర్న్ అయిన తర్వాత, దానిని తొలగించలేము మరియు మిశ్రమం ఉత్పత్తిని స్క్రాప్ చేయాలి. అల్యూమినియం మిశ్రమం యొక్క వాస్తవ ఓవర్ బర్నింగ్ ఉష్ణోగ్రత ప్రధానంగా మిశ్రమం కూర్పు మరియు అశుద్ధత కంటెంట్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు ఇది మిశ్రమం ప్రాసెసింగ్ స్థితికి కూడా సంబంధించినది. ప్లాస్టిక్ డిఫార్మేషన్ ప్రాసెసింగ్‌కు గురైన ఉత్పత్తుల యొక్క ఓవర్ బర్నింగ్ ఉష్ణోగ్రత కాస్టింగ్‌ల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. డిఫార్మేషన్ ప్రాసెసింగ్ ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, వేడిచేసినప్పుడు సమతుల్యత లేని తక్కువ-ద్రవీభవన-స్థాన భాగాలు మాతృకలో కరిగిపోవడం సులభం, కాబట్టి వాస్తవ ఓవర్ బర్నింగ్ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుంది.

అల్యూమినియం మిశ్రమం చల్లార్చే సమయంలో శీతలీకరణ రేటు మిశ్రమం యొక్క వృద్ధాప్య బలపరిచే సామర్థ్యం మరియు తుప్పు నిరోధకతపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. LY12 మరియు LC4 చల్లార్చే ప్రక్రియలో, α ఘన ద్రావణం కుళ్ళిపోకుండా చూసుకోవడం అవసరం, ముఖ్యంగా 290~420℃ ఉష్ణోగ్రత సున్నితమైన ప్రాంతంలో, మరియు తగినంత పెద్ద శీతలీకరణ రేటు అవసరం. సాధారణంగా శీతలీకరణ రేటు 50℃/s కంటే ఎక్కువగా ఉండాలని మరియు LC4 మిశ్రమం కోసం, ఇది 170℃/s చేరుకోవాలి లేదా మించిపోవాలని నిర్దేశించబడుతుంది.

అల్యూమినియం మిశ్రమాలకు సాధారణంగా ఉపయోగించే చల్లార్చే మాధ్యమం నీరు. చల్లార్చే సమయంలో శీతలీకరణ రేటు ఎక్కువగా ఉంటే, చల్లార్చే పదార్థం లేదా వర్క్‌పీస్ యొక్క అవశేష ఒత్తిడి మరియు అవశేష వైకల్యం ఎక్కువగా ఉంటుందని ఉత్పత్తి అభ్యాసం చూపిస్తుంది. అందువల్ల, సాధారణ ఆకారాలు కలిగిన చిన్న వర్క్‌పీస్‌లకు, నీటి ఉష్ణోగ్రత కొద్దిగా తక్కువగా ఉంటుంది, సాధారణంగా 10~30℃, మరియు 40℃ మించకూడదు. సంక్లిష్ట ఆకారాలు మరియు గోడ మందంలో పెద్ద తేడాలు ఉన్న వర్క్‌పీస్‌లకు, చల్లార్చే వైకల్యం మరియు పగుళ్లను తగ్గించడానికి, నీటి ఉష్ణోగ్రతను కొన్నిసార్లు 80℃కి పెంచవచ్చు. అయితే, చల్లార్చే ట్యాంక్ యొక్క నీటి ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, పదార్థం యొక్క బలం మరియు తుప్పు నిరోధకత కూడా తదనుగుణంగా తగ్గుతుందని ఎత్తి చూపాలి.

3. వృద్ధాప్యం

3.1 వృద్ధాప్యంలో సంస్థాగత పరివర్తన మరియు పనితీరు మార్పులు

చల్లార్చడం ద్వారా పొందిన అతిసంతృప్త α ఘన ద్రావణం అస్థిర నిర్మాణం. వేడి చేసినప్పుడు, అది కుళ్ళిపోయి సమతౌల్య నిర్మాణంగా మారుతుంది. Al-4Cu మిశ్రమాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, దాని సమతౌల్య నిర్మాణం α+CuAl2 (θ దశ) అయి ఉండాలి. చల్లార్చడం తర్వాత సింగిల్-ఫేజ్ సూపర్‌శాచురేటెడ్ α ఘన ద్రావణాన్ని వృద్ధాప్యం కోసం వేడి చేసినప్పుడు, ఉష్ణోగ్రత తగినంత ఎక్కువగా ఉంటే, θ దశ నేరుగా అవక్షేపించబడుతుంది. లేకపోతే, ఇది దశల్లో నిర్వహించబడుతుంది, అంటే, కొన్ని ఇంటర్మీడియట్ పరివర్తన దశల తర్వాత, తుది సమతౌల్య దశ CuAl2 ను చేరుకోవచ్చు. క్రింద ఉన్న చిత్రం అల్-Cu మిశ్రమం యొక్క వృద్ధాప్య ప్రక్రియలో ప్రతి అవపాత దశ యొక్క క్రిస్టల్ నిర్మాణ లక్షణాలను వివరిస్తుంది. చిత్రం a. చల్లార్చబడిన స్థితిలో క్రిస్టల్ లాటిస్ నిర్మాణం. ఈ సమయంలో, ఇది ఒకే-దశ α అతిసంతృప్త ఘన ద్రావణం, మరియు రాగి అణువులు (నల్ల చుక్కలు) అల్యూమినియం (తెల్ల చుక్కలు) మాతృక లాటిస్‌లో సమానంగా మరియు యాదృచ్ఛికంగా పంపిణీ చేయబడతాయి. చిత్రం b. అవపాతం యొక్క ప్రారంభ దశలో లాటిస్ నిర్మాణాన్ని చూపుతుంది. రాగి అణువులు మాతృక లాటిస్‌లోని కొన్ని ప్రాంతాలలో కేంద్రీకృతమై, GP ప్రాంతం అని పిలువబడే గినియర్-ప్రెస్టన్ ప్రాంతాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. GP జోన్ చాలా చిన్నది మరియు డిస్క్ ఆకారంలో ఉంటుంది, దీని వ్యాసం 5~10μm మరియు మందం 0.4~0.6nm. మాతృకలోని GP జోన్‌ల సంఖ్య చాలా పెద్దది మరియు పంపిణీ సాంద్రత 10¹⁷~10¹⁸cm-³కి చేరుకుంటుంది. GP జోన్ యొక్క క్రిస్టల్ నిర్మాణం ఇప్పటికీ మాతృక మాదిరిగానే ఉంటుంది, రెండూ ముఖ-కేంద్రీకృత క్యూబిక్‌గా ఉంటాయి మరియు ఇది మాతృకతో పొందికైన ఇంటర్‌ఫేస్‌ను నిర్వహిస్తుంది. అయినప్పటికీ, రాగి అణువుల పరిమాణం అల్యూమినియం అణువుల కంటే తక్కువగా ఉన్నందున, రాగి అణువుల సుసంపన్నత ప్రాంతం సమీపంలోని క్రిస్టల్ లాటిస్ కుంచించుకుపోయేలా చేస్తుంది, ఇది లాటిస్ వక్రీకరణకు కారణమవుతుంది.

వృద్ధాప్యంలో అల్-క్యూ మిశ్రమం యొక్క స్ఫటిక నిర్మాణ మార్పుల స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.

చిత్రం a. చల్లబడిన స్థితి, ఏక-దశ α ఘన ద్రావణం, రాగి అణువులు (నల్ల చుక్కలు) సమానంగా పంపిణీ చేయబడతాయి;

చిత్రం బి. వృద్ధాప్యం యొక్క ప్రారంభ దశలో, GP జోన్ ఏర్పడుతుంది;

చిత్రం c. వృద్ధాప్యం యొక్క చివరి దశలో, ఒక సెమీ-కోహెరెంట్ పరివర్తన దశ ఏర్పడుతుంది;

చిత్రం d. అధిక ఉష్ణోగ్రత వృద్ధాప్యం, అసంబద్ధ సమతౌల్య దశ యొక్క అవపాతం

అల్యూమినియం మిశ్రమాల వృద్ధాప్య ప్రక్రియలో కనిపించే మొదటి ప్రీ-అవక్షేపణ ఉత్పత్తి GP జోన్. వృద్ధాప్య సమయాన్ని పొడిగించడం, ముఖ్యంగా వృద్ధాప్య ఉష్ణోగ్రతను పెంచడం, ఇతర ఇంటర్మీడియట్ పరివర్తన దశలను కూడా ఏర్పరుస్తుంది. Al-4Cu మిశ్రమంలో, GP జోన్ తర్వాత θ” మరియు θ' దశలు ఉన్నాయి మరియు చివరకు సమతౌల్య దశ CuAl2 చేరుకుంటుంది. θ” మరియు θ' రెండూ θ దశ యొక్క పరివర్తన దశలు, మరియు క్రిస్టల్ నిర్మాణం ఒక చదరపు లాటిస్, కానీ లాటిస్ స్థిరాంకం భిన్నంగా ఉంటుంది. θ యొక్క పరిమాణం GP జోన్ కంటే పెద్దది, ఇప్పటికీ డిస్క్ ఆకారంలో ఉంటుంది, దాదాపు 15~40nm వ్యాసం మరియు 0.8~2.0nm మందంతో ఉంటుంది. ఇది మాతృకతో పొందికైన ఇంటర్‌ఫేస్‌ను నిర్వహించడం కొనసాగిస్తుంది, కానీ లాటిస్ వక్రీకరణ స్థాయి మరింత తీవ్రంగా ఉంటుంది. θ” నుండి θ' దశకు మారినప్పుడు, పరిమాణం 20~600nmకి పెరిగింది, మందం 10~15nm, మరియు పొందికైన ఇంటర్‌ఫేస్ కూడా పాక్షికంగా నాశనం చేయబడింది, చిత్రం cలో చూపిన విధంగా సెమీ-కోహెరెంట్ ఇంటర్‌ఫేస్‌గా మారుతుంది. వృద్ధాప్య అవపాతం యొక్క తుది ఉత్పత్తి సమతౌల్య దశ θ (CuAl2), ఆ సమయంలో పొందికైన ఇంటర్‌ఫేస్ పూర్తిగా నాశనం అవుతుంది మరియు చిత్రం dలో చూపిన విధంగా పొందికైన ఇంటర్‌ఫేస్ కాని ఇంటర్‌ఫేస్‌గా మారుతుంది.

పైన పేర్కొన్న పరిస్థితి ప్రకారం, Al-Cu మిశ్రమం యొక్క వృద్ధాప్య అవక్షేపణ క్రమం αs→α+GP జోన్→α+θ”→α+θ'→α+θ. వృద్ధాప్య నిర్మాణం యొక్క దశ మిశ్రమం కూర్పు మరియు వృద్ధాప్య వివరణపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఒకే స్థితిలో ఒకటి కంటే ఎక్కువ వృద్ధాప్య ఉత్పత్తులు తరచుగా ఉంటాయి. వృద్ధాప్య ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువగా ఉంటే, సమతౌల్య నిర్మాణానికి దగ్గరగా ఉంటుంది.

వృద్ధాప్య ప్రక్రియలో, మాతృక నుండి అవక్షేపించబడిన GP జోన్ మరియు పరివర్తన దశ పరిమాణంలో చిన్నవిగా ఉంటాయి, బాగా చెదరగొట్టబడి, సులభంగా వైకల్యం చెందవు. అదే సమయంలో, అవి మాతృకలో జాలక వక్రీకరణకు కారణమవుతాయి మరియు ఒత్తిడి క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తాయి, ఇది డిస్లోకేషన్ల కదలికపై గణనీయమైన అడ్డంకి ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది, తద్వారా మిశ్రమం యొక్క ప్లాస్టిక్ వైకల్యానికి నిరోధకతను పెంచుతుంది మరియు దాని బలం మరియు కాఠిన్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. ఈ వృద్ధాప్య గట్టిపడే దృగ్విషయాన్ని అవపాతం గట్టిపడటం అంటారు. వక్ర రూపంలో చల్లబరిచడం మరియు వృద్ధాప్య చికిత్స సమయంలో Al-4Cu మిశ్రమం యొక్క కాఠిన్యం మార్పును క్రింద ఉన్న చిత్రం వివరిస్తుంది. చిత్రంలో దశ I దాని అసలు స్థితిలో మిశ్రమం యొక్క కాఠిన్యాన్ని సూచిస్తుంది. విభిన్న వేడి పని చరిత్రల కారణంగా, అసలు స్థితి యొక్క కాఠిన్యం మారుతూ ఉంటుంది, సాధారణంగా HV=30~80. 500℃ వద్ద వేడి చేసి చల్లబరిచిన తర్వాత (దశ II), అన్ని రాగి అణువులను మాతృకలో కరిగించి HV=60తో ఒకే-దశ సూపర్‌సాచురేటెడ్ α ఘన ద్రావణాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ఎనియల్డ్ స్థితిలో (HV=30) కాఠిన్యం కంటే రెండు రెట్లు కష్టం. ఇది ఘన ద్రావణ బలోపేతం యొక్క ఫలితం. చల్లార్చిన తర్వాత, దానిని గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉంచుతారు మరియు GP జోన్‌ల (దశ III) నిరంతర నిర్మాణం కారణంగా మిశ్రమం యొక్క కాఠిన్యం నిరంతరం పెరుగుతుంది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఈ వృద్ధాప్య గట్టిపడే ప్రక్రియను సహజ వృద్ధాప్యం అంటారు.

నేను—మూల స్థితి;

II—ఘన ద్రావణ స్థితి;

III—సహజ వృద్ధాప్యం (GP జోన్);

IVa—150~200℃ వద్ద రిగ్రెషన్ చికిత్స (GP జోన్‌లో తిరిగి కరిగించబడుతుంది);

IVb—కృత్రిమ వృద్ధాప్యం (θ”+θ' దశ);

V—అతిగా పెరగడం (θ”+θ' దశ)

దశ IVలో, మిశ్రమం వృద్ధాప్యం కోసం 150°C వరకు వేడి చేయబడుతుంది మరియు గట్టిపడే ప్రభావం సహజ వృద్ధాప్యం కంటే స్పష్టంగా ఉంటుంది. ఈ సమయంలో, అవపాత ఉత్పత్తి ప్రధానంగా θ” దశ, ఇది Al-Cu మిశ్రమాలలో గొప్ప బలపరిచే ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. వృద్ధాప్య ఉష్ణోగ్రత మరింత పెరిగితే, అవపాత దశ θ” దశ నుండి θ' దశకు మారుతుంది, గట్టిపడే ప్రభావం బలహీనపడుతుంది మరియు కాఠిన్యం తగ్గుతుంది, దశ Vలోకి ప్రవేశిస్తుంది. కృత్రిమ తాపన అవసరమయ్యే ఏదైనా వృద్ధాప్య చికిత్సను కృత్రిమ వృద్ధాప్యం అంటారు మరియు IV మరియు V దశలు ఈ వర్గానికి చెందినవి. కాఠిన్యం వృద్ధాప్యం తర్వాత మిశ్రమం చేరుకోగల గరిష్ట కాఠిన్యం విలువను (అంటే, దశ IVb) చేరుకుంటే, ఈ వృద్ధాప్యాన్ని పీక్ ఏజింగ్ అంటారు. గరిష్ట కాఠిన్యం విలువను చేరుకోకపోతే, దానిని అండర్-ఏజింగ్ లేదా అసంపూర్ణ కృత్రిమ వృద్ధాప్యం అంటారు. గరిష్ట విలువను దాటితే మరియు కాఠిన్యం తగ్గితే, దానిని ఓవర్-ఏజింగ్ అంటారు. స్థిరీకరణ వృద్ధాప్య చికిత్స కూడా ఓవర్-ఏజింగ్‌కు చెందినది. సహజ వృద్ధాప్య సమయంలో ఏర్పడిన GP జోన్ చాలా అస్థిరంగా ఉంటుంది. దాదాపు 200°C వంటి అధిక ఉష్ణోగ్రతకు వేగంగా వేడి చేసి, కొద్దిసేపు వెచ్చగా ఉంచినప్పుడు, GP జోన్ α ఘన ద్రావణంలో తిరిగి కరిగిపోతుంది. θ” లేదా θ' వంటి ఇతర పరివర్తన దశలు అవక్షేపించబడటానికి ముందు దానిని వేగంగా చల్లబరిస్తే (చల్లబరచినట్లయితే), మిశ్రమాన్ని దాని అసలు చల్లబరిచిన స్థితికి పునరుద్ధరించవచ్చు. ఈ దృగ్విషయాన్ని "తిరోగమనం" అని పిలుస్తారు, ఇది చిత్రంలో దశ IVaలో చుక్కల రేఖ ద్వారా సూచించబడిన కాఠిన్యం తగ్గుదల. తిరోగమనం చేయబడిన అల్యూమినియం మిశ్రమం ఇప్పటికీ అదే వృద్ధాప్య గట్టిపడే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

వయసు గట్టిపడటం అనేది వేడి-చికిత్స చేయగల అల్యూమినియం మిశ్రమాలను అభివృద్ధి చేయడానికి ఆధారం, మరియు దాని వయస్సు గట్టిపడే సామర్థ్యం నేరుగా మిశ్రమం కూర్పు మరియు వేడి చికిత్స వ్యవస్థకు సంబంధించినది. Al-Si మరియు Al-Mn బైనరీ మిశ్రమాలకు అవక్షేపణ గట్టిపడే ప్రభావం ఉండదు ఎందుకంటే సమతౌల్య దశ వృద్ధాప్య ప్రక్రియలో నేరుగా అవక్షేపించబడుతుంది మరియు వేడి-చికిత్స చేయలేని అల్యూమినియం మిశ్రమాలు. Al-Mg మిశ్రమాలు GP జోన్‌లు మరియు పరివర్తన దశలు β'ను ఏర్పరచగలిగినప్పటికీ, అవి అధిక-మెగ్నీషియం మిశ్రమాలలో నిర్దిష్ట అవక్షేపణ గట్టిపడే సామర్థ్యాన్ని మాత్రమే కలిగి ఉంటాయి. Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si మరియు Al-Zn-Mg-Cu మిశ్రమాలు వాటి GP జోన్‌లు మరియు పరివర్తన దశలలో బలమైన అవక్షేపణ గట్టిపడే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ప్రస్తుతం వేడి-చికిత్స చేయగల మరియు బలోపేతం చేయగల ప్రధాన మిశ్రమ వ్యవస్థలు.

3.2 సహజ వృద్ధాప్యం

సాధారణంగా, వేడి చికిత్స ద్వారా బలోపేతం చేయగల అల్యూమినియం మిశ్రమాలు చల్లార్చిన తర్వాత సహజ వృద్ధాప్య ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి. సహజ వృద్ధాప్య బలోపేతం GP జోన్ వల్ల కలుగుతుంది. సహజ వృద్ధాప్యం Al-Cu మరియు Al-Cu-Mg మిశ్రమాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. Al-Zn-Mg-Cu మిశ్రమాల సహజ వృద్ధాప్యం చాలా కాలం పాటు ఉంటుంది మరియు స్థిరమైన దశకు చేరుకోవడానికి తరచుగా చాలా నెలలు పడుతుంది, కాబట్టి సహజ వృద్ధాప్య వ్యవస్థ ఉపయోగించబడదు.

కృత్రిమ వృద్ధాప్యంతో పోలిస్తే, సహజ వృద్ధాప్యం తర్వాత, మిశ్రమం యొక్క దిగుబడి బలం తక్కువగా ఉంటుంది, కానీ ప్లాస్టిసిటీ మరియు దృఢత్వం మెరుగ్గా ఉంటాయి మరియు తుప్పు నిరోధకత ఎక్కువగా ఉంటుంది. Al-Zn-Mg-Cu వ్యవస్థ యొక్క సూపర్-హార్డ్ అల్యూమినియం పరిస్థితి కొద్దిగా భిన్నంగా ఉంటుంది. కృత్రిమ వృద్ధాప్యం తర్వాత తుప్పు నిరోధకత తరచుగా సహజ వృద్ధాప్యం తర్వాత కంటే మెరుగ్గా ఉంటుంది.

3.3 కృత్రిమ వృద్ధాప్యం

కృత్రిమ వృద్ధాప్య చికిత్స తర్వాత, అల్యూమినియం మిశ్రమాలు తరచుగా అత్యధిక దిగుబడి బలాన్ని (ప్రధానంగా పరివర్తన దశ బలోపేతం) మరియు మెరుగైన సంస్థాగత స్థిరత్వాన్ని పొందగలవు. సూపర్-హార్డ్ అల్యూమినియం, నకిలీ అల్యూమినియం మరియు కాస్ట్ అల్యూమినియం ప్రధానంగా కృత్రిమంగా వృద్ధాప్యం చేయబడతాయి. వృద్ధాప్య ఉష్ణోగ్రత మరియు వృద్ధాప్య సమయం మిశ్రమలోహ లక్షణాలపై ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయి. వృద్ధాప్య ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువగా 120~190℃ మధ్య ఉంటుంది మరియు వృద్ధాప్య సమయం 24 గంటలకు మించదు.

సింగిల్-స్టేజ్ కృత్రిమ వృద్ధాప్యంతో పాటు, అల్యూమినియం మిశ్రమాలు గ్రేడెడ్ కృత్రిమ వృద్ధాప్య వ్యవస్థను కూడా స్వీకరించవచ్చు. అంటే, వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద రెండుసార్లు లేదా అంతకంటే ఎక్కువసార్లు వేడి చేయడం జరుగుతుంది. ఉదాహరణకు, LC4 మిశ్రమాన్ని 2~4 గంటలకు 115~125℃ వద్ద మరియు తరువాత 3~5 గంటలకు 160~170℃ వద్ద వృద్ధాప్యం చేయవచ్చు. క్రమంగా వృద్ధాప్యం సమయాన్ని గణనీయంగా తగ్గించడమే కాకుండా, Al-Zn-Mg మరియు Al-Zn-Mg-Cu మిశ్రమాల సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు యాంత్రిక లక్షణాలను ప్రాథమికంగా తగ్గించకుండా ఒత్తిడి తుప్పు నిరోధకత, అలసట బలం మరియు పగులు దృఢత్వాన్ని గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది.