Möglichkeiten zur Verstärkung des Metallmaterials

Wie wir alle wissen, umfasst der Einsatz von Metallwerkstoffen viele Lebens- und Produktionsbereiche - Industrie, Landwirtschaft, Luftfahrt usw. Die gebräuchlichsten Verarbeitungstechnologien für Metallwerkstoffe sind das Gießen, die Druckverarbeitung und das Schweißen. Die Umformmaterialien werden durch geeignete Nachweisverfahren auf Defekte in Struktur und Leistung untersucht und dann verarbeitet, um die Anforderungen an Verwendung und Leistung zu erfüllen. Der erste Schritt bei der Herstellung eines Produkts ist die Materialauswahl. Die häufigsten Versagensarten von Materialien sind Verschleiß, Korrosion und Bruch. Versagen kommt normalerweise von der Oberfläche. Um die Festigkeit, Härte, Steifigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere Eigenschaften von Metallmaterialien zu verbessern, ist es im Allgemeinen erforderlich, die Metalloberfläche zu modifizieren und zu verstärken.

1 Metalllegierung

Das Legieren ist eine wirksame Maßnahme, um die Metalloberfläche zu stärken und ihre umfassenden Eigenschaften zu verbessern. Es gibt zwei Korrelationen zwischen Auflösung und Reaktion zwischen verschiedenen Metallkomponenten

Die unterschiedlichen Wechselwirkungen zwischen den Komponenten führen zur Bildung fester Lösungen, Verbindungen und mechanischer Gemische. Die Atom- und Kristallstrukturen der Oberfläche von zwei oder mehr Komponenten werden durch Diffusion, Permeation, physikalische Adsorption und chemische Veränderungen in gewissem Maße eingestellt oder verändert.

1.1 Plastifizierung

Die Plastifizierung ist ein Prozess der Mikrolegierung durch Hinzufügen von Legierungselementen wie Fe, B, Al und deren Menge auf weniger als 1% zu steuern. Die Zugabe geeigneter weichmachender Elemente zu einem NiAl-Einkristall kann seine Dehnung bei Raumtemperatur erheblich erhöhen. Das Hinzufügen von Korngrenzen-Schlagfestmachungselementen wie B kann die Segregation von Legierungselementen zur Korngrenze fördern, und der Ausfallmodus ändert sich von intragranularem Bruch zu transgranularem Bruch, wodurch die Plastifizierung bei Raumtemperatur verbessert wird; Das Hinzufügen aktiver Elemente wie La kann die Rissausbreitung behindern und die Materialfestigkeit erhöhen, die Oberflächenspannung verringern und die Korngröße verfeinern. Verstärken Sie Metalle und verbessern Sie gleichzeitig ihre Zähigkeit.

1.2 Feste Lösung

Eine feste Lösung mit metallischen Eigenschaften wird zwischen den Legierungskomponenten durch Auflösen ohne Reaktion gebildet. Wenn die beiden Komponenten die gleiche Struktur haben und im Periodensystem der Elemente nahe beieinander liegen,

Der erstere ist eine unendliche feste Lösung, eine unendliche Interlöslichkeit zwischen Komponenten, eine Gitterverzerrung und eine Verbesserung der Legierungseigenschaften; Letztere ist eine endliche feste Lösung, aber durch ihre Oberflächen- und inneren Leitungsdefekte können feste Lösungselemente leicht festgehalten werden, was zu einer Festigkeitsverfestigung und Festigkeit der festen Lösung führt. Die Härte wird offensichtlich verbessert.

1.3 Atomare Diffusion an der Oberfläche

Diffusion bezieht sich auf die dynamische Bewegung von Atomen, Ionen, Molekülen und Atomgruppen auf der Metalloberfläche durch thermische Einwirkung. Die Metalloberflächendiffusion umfasst die Bewegung der parallelen Oberfläche und der vertikalen Oberfläche. Das Atom vibriert in seiner Gleichgewichtsposition, wenn es erhitzt wird. Je höher die Temperatur, desto leichter wird das Atom angeregt und desto größer ist die Amplitude. Wenn die Energie eines Atoms seine Übergangsbarriere überschreitet, wird es seine ursprüngliche Position verlassen. Wenn die Bewegung unausgeglichen ist, werden immer mehr Oberflächenatome zu aktiven Atomen, und die chemischen Bindungen zwischen den Atomen brechen und erzeugen den Trend der Oberflächenbewegung. oder aus internen strukturellen Gründen haben die Atome eine höhere Energie und ein instabiles System, wenn interne Defekte wie Löcher, Stufenleerstellen, interstitielle Atome, Versetzungen, Stapelfehler usw. an Stellen mit abrupter Größenänderung auftreten, normalerweise wenn die Temperatur nicht stimmt hoch können die Atome verwendet werden. Um genügend Aktivierungsenergie zu erhalten und die Atomdiffusion zu fördern. Der Diffusionsmechanismus wird verwendet, um die Oberflächenstruktur neu zu strukturieren und das Metall selbst zu verstärken.

1.4 Herstellung von Mehrphasenlegierungen

Es ist eine der gebräuchlichsten Methoden, die umfassenden Eigenschaften von Metallmaterialien zu verbessern, um Mehrphasenlegierungen herzustellen, indem Metallmaterialien eine zweite Phase hinzugefügt wird. Durch das Hinzufügen der harten Matrix

Die Zugabe der spröden zweiten Phase verringert die Zähigkeit, erhöht die Härte und Festigkeit und fügt der spröden Matrix eine harte zweite Phase der Erweichungsmatrix hinzu, um den Zweck der Verfestigung zu erreichen. Gegenwärtig sind die Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit und die Korrosionsbeständigkeit von Metallmaterialien relativ schwach. Im Allgemeinen kann die Hochtemperatur- und Niedertemperaturaktivität von Metallmaterialien durch Hinzufügen von Verbundkomponenten wie Keramikmatrix verringert werden.

2. Oberflächenveredelungstechnologie-Weill-Ultraschall-Spiegelverarbeitung

Die Ultraschall-Spiegelverarbeitungstechnologie von Will nutzt die Kaltplastizität von Metallmaterialien bei Raumtemperatur, um die Auswirkung von Hochfrequenz- und Fokussierungsenergie auf die Oberfläche von Teilen zehntausend Mal pro Sekunde auszuführen, um die Bearbeitungsspur wie Drehen und Schleifen zu verlängern und Fräsen, um einen Spiegeleffekt zu erzielen. Dies ist eine neue Bearbeitungstechnologie, bei der keine Materialien entfernt werden, die Dimensionsgenauigkeit und Positionstoleranz des Werkstücks nicht beeinflusst wird und die Leistung der Teile erheblich verbessert wird. Die Ergebnisse sind wie folgt:

1. Ohne Wendeprozess kann die Oberflächenrauheit der Teile direkt unter Ra0,2 liegen.

2. Die Härte, Verschleißfestigkeit und andere umfassende Eigenschaften der Teile werden erheblich verbessert, und die Lebensdauer ist mehr als doppelt so lang wie bei herkömmlichen Verfahren.