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Neue Schichtstruktur aus Aluminiumlegierung verbessert gleichzeitig Festigkeit und Plastizität

Festigkeit und Plastizität waren schon immer widersprüchliche Probleme, die Materialwissenschaftler zu lösen hoffen. Dieser Artikel schlägt ein neuartiges Verfahren vor, das gleichzeitig die starke Plastizität von Aluminiumlegierungen verbessert. 

Im Vergleich zu den gestapelten TiCp/Al-Mg-Si-Verbundwerkstoffen ergibt sich eine Legierungsausbeute Die Festigkeit wurde von 380 MPa auf 443 MPa erhöht und die gleichmäßige Dehnung wurde von 5.0% auf 6.4% erhöht, was einen neuen technischen Ansatz für die Entwicklung und Erforschung des Designs und der Herstellung von Heterostrukturen unter Verwendung von Nanopartikeln.

Neue Schichtstruktur aus Aluminiumlegierung verbessert gleichzeitig Festigkeit und Plastizität

In partikelverstärkten Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffen können Nanopartikel die Festigkeit der Matrixlegierung deutlich erhöhen und sogar ihre Plastizität verbessern. Bei einem hohen Partikelgehalt ist die gleichmäßige Dispergierung von Nanopartikeln jedoch immer noch eines der schwierigen Probleme auf diesem Gebiet. Viele Arbeiten haben gezeigt, dass eine große plastische Verformung die Partikeldispersion verbessern kann und Nanopartikel die Kornstruktur von Aluminiumlegierungen effektiv verfeinern und die ausgeschiedenen Phasen verfeinern können. Um die Dispersion von Nanopartikeln zu nutzen, um neue Mikroheterostrukturen zu entwerfen und Aluminiumlegierungen zu verbessern Die mechanischen Eigenschaften der Matrix liefern neue Ideen.

Kürzlich haben Professor Jiang Qichuan (korrespondierender Autor) von der Jilin University, Associate Professor Qinglong Zhao (korrespondierender Autor) und andere erfolgreich eine neue Art von heterogener Schichtstruktur in einer Aluminiumlegierung durch das Vorlegierungsgussverfahren und den kumulativen Walzprozess hergestellt. Verglichen mit dem herkömmlichen stapelgewalzten, nanopartikelverstärkten Al-Mg-Si-Verbundwerkstoff verbessert der stapelgewalzte Al-Mg-Si-Legierung/Nano-Verbundwerkstoff gleichzeitig die Festigkeit und Plastizität der Basis-Aluminiumlegierung. Entsprechende Ergebnisse wurden in Materials Research Letters mit dem Titel „Simultaneously Increased Strength and Duktility via the hierarchically heterogeneous structure of Al-Mg-Silegierungs/nanocomposite“ veröffentlicht. Erstautor der Arbeit ist der Doktorand Geng Run.

Der Autor verwendete eine Al-Mg-Si-Legierung als Basislegierung und fügte der Basislegierung die in-situ synthetisierten Nano-TiC-Partikel durch das Vorlegierungsgussverfahren hinzu. Anschließend werden das kaltgewalzte Blech der Basislegierung und das kaltgewalzte Blech des mit Nano-TiC-Partikeln verstärkten Verbundmaterials kumulativ verbundgewalzt. Schließlich wurde eine laminierte Verbundfolie mit 32 Schichten erhalten, die eine mehrschichtige heterogene Struktur bildete. Die Matrixschicht und die Verbundmaterialschicht bilden eine Kristallkornstruktur doppelter Größe, und gleichzeitig ist die chromatographische Matrixphasengröße größer als die Präzipitatphasengröße der Verbundmaterialschicht.

Zugfestigkeitsergebnisse bei Raumtemperatur zeigen, dass das gewalzte Verbundblech die höchste Zugfestigkeit aufweist und im Vergleich zum herkömmlichen kumulativen gestapelten Verbundmaterial gleichzeitig die Festigkeit und Plastizität verbessert wurden. Verglichen mit dem gestapelten TiCp/Al-Mg-Si-Verbundmaterial stieg die Streckgrenze des Al-Mg-Si-Legierung/Nano-Verbundmaterials von 380 MPa auf 443 MPa und die gleichmäßige Dehnung erhöhte sich von 5.0 % auf 6.4 %. Die Analyse zeigt, dass im Verbundwalzmaterial aufgrund des Einbringens der Matrixschicht unterschiedliche Schichten unterschiedlich starke Plastizität aufweisen. Aufgrund der unterschiedlichen Verformbarkeit wird eine zusätzliche Scherkraft eingeleitet, die der gerichteten Verteilung von Nanopartikeln zuträglicher ist. Der Anhang erstellt ein Modell für die Anisotropie der Zugfestigkeit, das für nanopartikelverstärkte Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe mit ähnlichen Strukturen geeignet ist.

Schließlich sorgen die geschichtete Verteilung von TiC-Nanopartikeln (TiCp), die neue Heterostruktur aus bimodalen Körnern und ausgefällten Phasen für eine höhere Festigkeit und verbessern das Problem der verringerten Plastizität aufgrund der Schwierigkeit der Partikeldispergierung. Dieser Artikel bietet einen neuen technischen Ansatz für die Entwicklung und Erforschung des Designs und der Herstellung heterogener Strukturen unter Verwendung von Nanopartikeln.

Im Allgemeinen schlägt diese Veröffentlichung ein neues Verfahren zum Entwerfen und Herstellen einer starken und zähen Verbundstruktur aus mehrschichtigen Keramikpartikeln vor, wodurch gleichzeitig die starke Plastizität der Aluminiumlegierung verbessert und erfolgreich in Al-Mg-Si In dem laminierten Verbundmaterial der Matrixlegierung und dem TiCp/Al-Mg-Si-Verbundmaterial werden TiC-Nanopartikel mit einer geschichteten Verteilung, Kristallkörner bimodaler Größe und ausgefällte Phasen erhalten.

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