Stop jest zwykle metalem, do którego dodano co najmniej jeden inny pierwiastek. Fizyk Adrian Lervik powiedział, że wiemy już, że stopy aluminium mogą stać się mocniejsze, gdy są przechowywane w temperaturze pokojowej.

Niemiecki metalurg Alfred Wilm odkrył tę cechę już w 1906 roku. Ale dlaczego tak jest? Jak dotąd niewiele wiadomo na temat tego zjawiska, ale teraz Lervik i jego koledzy z Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (NTNU) oraz największej w Skandynawii niezależnej instytucji badawczej SINTEF rozwiązali to zjawisko. Problem ten został rozwiązany („Struktura atomowa klasterów substancji rozpuszczonych w stopach Al – Zn – Mg”).

Lervik niedawno ukończył doktorat z fizyki na NTNU. Jego praca wyjaśnia ważną część tej tajemnicy.

Pod koniec XIX wieku Wilm próbował zwiększyć wytrzymałość aluminium, lekkiego metalu, który pojawił się dopiero niedawno. Topił i odlewał wiele różnych stopów i testował różne szybkości chłodzenia powszechne w produkcji stali, aby osiągnąć najlepszą wytrzymałość. powiedział Lervik.

Will wrócił do laboratorium, aby kontynuować próby rozciągania stopu składającego się z aluminium, miedzi i magnezu. Odkrył, że wytrzymałość tego stopu znacznie wzrosła podczas weekendu.

W tym czasie stop ten jest tylko utrzymywany w temperaturze pokojowej, ale po dłuższym czasie nie będzie w stanie wykonać zadania.

Dziś zjawisko to nazywane jest naturalnym starzeniem się.

Amerykański metalurg Paul Merica zaproponował w 1919 roku, że zjawisko to jest spowodowane powstawaniem w stopie pewnego rodzaju wytrącania przez małe cząstki różnych pierwiastków. Ale w tamtym czasie nie było żadnej eksperymentalnej metody, aby to udowodnić.

Lervik powiedział, że do końca lat 1930. XX wieku metody dyfrakcji rentgenowskiej nie były w stanie udowodnić, że pierwiastki stopowe agregują się w małe klastry w nanoskali.

Czyste aluminium składa się z wielu kryształów. Kryształ można uznać za siatkę, a każdy kwadrat siatki ma atom. Wytrzymałość mierzy się odpornością arkuszy na ślizganie się względem siebie.

W stopie tylko niewielką część kwadratu zajmują inne elementy, co utrudnia przesuwanie się między blachami, zwiększając tym samym wytrzymałość.

Jak wyjaśnił Lervik, kruszywo jest jak mała kropla farby w bloku siatki. Pierwiastki stopowe gromadzą się i zajmują dziesiątki sąsiednich kwadratów, które rozciągają się na kilka arkuszy. Razem z aluminium tworzą wzór. Te kropelki mają inną strukturę atomową niż aluminium, co utrudnia przesuwanie się płatków w bloku siatki.

Agregacja pierwiastków stopowych nazywana jest „klastrami”. W języku technicznym nazywa się je obszarem Giniera-Prestona (GP), nazwanym na cześć dwóch naukowców, którzy jako pierwsi je opisali. W latach 1960. ludzie po raz pierwszy widzieli regiony GP przez mikroskop elektronowy, ale do tej pory nie widziano ich na poziomie pojedynczego atomu.

Najważniejsza jest praktyczna aplikacja

W ostatnich latach wielu naukowców badało skład agregatów, ale włożono niewiele pracy, aby zrozumieć ich strukturę jądrową. Zamiast tego, wiele badań skupiało się na optymalizacji stopów poprzez eksperymentowanie z hartowaniem starzeniowym w różnych temperaturach iw różnym czasie, powiedział Lervik.

W środowisku przemysłowym bardzo ważne są oczywiście utwardzanie starzeniowe i produkcja mocnych mieszanek metali. Jednak niewielu badaczy i specjalistów z branży przejmuje się tym, z czego faktycznie składają się te gromady gwiazd. Są za małe, by je udowodnić.

Lervik i jego koledzy mają różne pomysły.

Lervik powiedział, że dzięki naszym metodom eksperymentalnym po raz pierwszy w 2018 roku z powodzeniem wykorzystaliśmy transmisyjny mikroskop elektronowy Trondheim do wykonania zdjęć agregatów na poziomie atomowym.

Zespół badawczy wykorzystał również urządzenie tomograficzne z sondą atomową zainstalowane niedawno w NTNU do określenia składu chemicznego agregatów. Projekt infrastrukturalny Norweskiej Rady ds. Badań Naukowych umożliwił to odkrycie. Ta inwestycja doprowadziła do nowego zrozumienia podstaw metali.

Naukowcy badali stopy aluminium, cynku i magnezu, zwane stopami aluminium serii 7xxx. Te stopy metali lekkich zyskują coraz większe znaczenie w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym.

Znaleźliśmy w aluminium skupiska cząstek o promieniu 1.9 nanometra. Chociaż jest ich wiele, trudno je zaobserwować pod mikroskopem. Strukturę atomową możemy określić tylko w specjalnych warunkach eksperymentalnych.

To jest jeden z powodów, dla których nikt wcześniej tego nie zrobił. Eksperyment jest skomplikowany i wymaga zaawansowanego, nowoczesnego sprzętu doświadczalnego.

Wiele razy doświadczyliśmy, jakie to trudne. Nawet jeśli udało nam się zrobić zdjęcia gromad gwiazd i wydobyć pewne informacje o ich składzie, zajęło nam kilka lat, aby zdobyć wystarczającą ilość informacji, aby móc opisać strukturę jądra, powiedział Lervik.

Więc co sprawia, że ​​ta praca jest tak wyjątkowa? W przeszłości ludzie myśleli, że agregaty składają się z pierwiastków stopowych i być może mniej lub bardziej losowo ułożonych wakatów (puste kwadraty).

Lervik powiedział, że odkryliśmy, iż możemy opisać wszystkie obserwowane agregaty za pomocą unikalnej geometrycznej figury przestrzennej zwanej ośmiościanem ściętego sześcianu.

Aby zrozumieć to odkrycie, musimy najpierw przyznać, że kryształy aluminium (kwadratowe bloki) można postrzegać jako stos sześcianów, każdy z 8 rogami i 6 ścianami z atomami.

Ta struktura jest bocznie wyśrodkowaną sześcienną siecią atomów. Ta figura geometryczna przypomina sześcian, a otaczające go sześciany tworzą powłokę. Opisujemy go jako trzy muszle otaczające centralny sześcian: jedna to bok, jedna to róg i najbardziej zewnętrzna warstwa. Te otoczki składają się odpowiednio z 6 atomów cynku, 8 atomów magnezu i 24 atomów cynku.

Ten rysunek dalej wyjaśnia wszystkie większe jednostki klastra, które można łączyć i rozszerzać w trzech określonych kierunkach. Ten obraz wyjaśnia również obserwacje, o których wcześniej informowali inni. Te jednostki klastrowe pomagają zwiększyć wytrzymałość podczas twardnienia z wiekiem.

Jest to ważne dla zrozumienia obróbki cieplnej

Stopy te zostaną również poddane końcowej obróbce cieplnej w wyższych temperaturach (130-200°C), aby utworzyć większe osady o przejrzystej strukturze krystalicznej. Trzymają płaszczyznę atomową (arkusz) bliżej siebie i znacznie ją wzmacniają.

Uważamy, że zrozumienie struktury atomowej klastrów atomowych powstałych w wyniku naturalnego starzenia jest niezbędne do dalszego zrozumienia procesu powstawania opadów, który determinuje właściwości tak wielu materiałów. Czy podczas obróbki cieplnej opady tworzą się na klastrach, czy też klastry zamieniają się w opady? Jak go zoptymalizować i wykorzystać? Nasza dalsza praca będzie próbą odpowiedzi na te pytania, powiedział Lervik.

Link do tego artykułu:Dlaczego niektóre stopy stają się mocniejsze w temperaturze pokojowej?

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

Blachy, beryl, stal węglowa, magnez, druk 3D, precyzja Obróbka CNC usługi dla przemysłu ciężkiego, budowlanego, rolniczego i hydraulicznego. Nadaje się do tworzyw sztucznych i rzadkich obróbka stopów. Może toczyć części o średnicy do 15.7 cala. Procesy obejmują obróbka szwajcarskaprzeciąganie, toczenie, frezowanie, wytaczanie i gwintowanie. Zapewnia również polerowanie metali, malowanie, szlifowanie powierzchni i wał usługi prostowania. Zakres produkcji (m.in. aluminium odlewanie i odlewanie ciśnieniowe cynku,) wynosi do 50,000 XNUMX sztuk. Nadaje się do śrub, złączy, Łożyskopompa, biegobudowa skrzyniowa, suszarka bębnowa i podajnik obrotowy zawór Applications.PTJ opracuje strategię z Tobą, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą Ci osiągnąć swój cel, Zapraszamy do kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ) bezpośrednio do nowego projektu.