By it ferbinen fan stiel mei aluminium, foarmet de reaksje tusken Fe- en Al-atomen tidens it ferbiningsproses brosse yntermetallyske ferbiningen (IMC's). De oanwêzigens fan dizze IMC's beheint de meganyske sterkte fan 'e ferbining, dêrom is it needsaaklik om de hoemannichte fan dizze ferbiningen te kontrolearjen. De reden foar de foarming fan IMC's is dat de oplosberens fan Fe yn Al min is. As it in bepaalde hoemannichte oerskriuwt, kin it de meganyske eigenskippen fan 'e las beynfloedzje. IMC's hawwe unike eigenskippen lykas hurdens, beheinde duktyliteit en taaiheid, en morfologyske skaaimerken. Undersyk hat oantoand dat yn ferliking mei oare IMC's, de Fe2Al5 IMC-laach breed beskôge wurdt as de meast bros (11.8± 1.8 GPa) IMC-faze, en is ek de wichtichste reden foar de ôfname fan meganyske eigenskippen fanwegen lasfalen. Dit artikel ûndersiket it op ôfstân lizzende laserlasproses fan IF-stiel en 1050 aluminium mei in ferstelbere ringmoduslaser, en ûndersiket yngeand de ynfloed fan 'e foarm fan' e laserstriel op 'e foarming fan yntermetallyske ferbiningen en meganyske eigenskippen. Troch de kearn/ring-krêftferhâlding oan te passen, waard fûn dat ûnder geliedingsmodus in kearn/ring-krêftferhâlding fan 0.2 in better oerflak fan 'e lasynterface kin berikke en de dikte fan Fe2Al5 IMC signifikant kin ferminderje, wêrtroch't de skuorsterkte fan 'e ferbining ferbetteret.
Dit artikel yntrodusearret de ynfloed fan in ferstelbere ringmoduslaser op 'e foarming fan yntermetallyske ferbiningen en meganyske eigenskippen by it lassen op ôfstân fan IF-stiel en 1050 aluminium. De ûndersyksresultaten jouwe oan dat ûnder de geliedingsmodus in kearn/ring-krêftferhâlding fan 0.2 in grutter oerflak fan 'e lasynterface-ferbining leveret, wat wjerspegele wurdt troch in maksimale skuorsterkte fan 97.6 N/mm2 (ferbiningseffisjinsje fan 71%). Derneist, yn ferliking mei Gaussyske balken mei in krêftferhâlding grutter as 1, ferminderet dit de dikte fan 'e Fe2Al5 yntermetallyske ferbining (IMC) signifikant mei 62% en de totale IMC-dikte mei 40%. Yn 'e perforaasjemodus waarden skuorren en legere skuorsterkte waarnommen yn ferliking mei de geliedingsmodus. It is it neamen wurdich dat wichtige nôtferfining waard waarnommen yn 'e lasnaad doe't de kearn/ring-krêftferhâlding 0.5 wie.
As r=0 wurdt allinnich loopkrêft opwekt, wylst as r=1 allinnich kearnkrêft opwekt wurdt.
Skematysk diagram fan krêftferhâlding r tusken Gaussyske striel en ringfoarmige striel
(a) Lasapparaat; (b) De djipte en breedte fan it lasprofyl; (c) Skematysk diagram fan it werjaan fan stekproef- en fixture-ynstellingen
MC-test: Allinnich yn it gefal fan Gaussyske beam is de lasnaad yn earste ynstânsje yn ûndjippe geliedingsmodus (ID 1 en 2), en giet dan oer nei in foar in part penetrearjende slútgatmodus (ID 3-5), mei dúdlike skuorren dy't ferskine. Doe't it ringfermogen tanommen fan 0 nei 1000 W, wiene der gjin dúdlike skuorren by ID 7 en wie de djipte fan izerferriking relatyf lyts. Doe't it ringfermogen tanommen nei 2000 en 2500 W (ID's 9 en 10), naam de djipte fan 'e rike izersône ta. Oermjittige skuorren by 2500w ringfermogen (ID 10).
MR-test: As it kearnfermogen tusken 500 en 1000 W leit (ID 11 en 12), is de lasnaad yn geliedingsmodus; Yn ferliking mei ID 12 en ID 7, hoewol it totale fermogen (6000 W) itselde is, implementearret ID 7 in slútgatmodus. Dit komt troch de signifikante ôfname fan fermogenstichtens by ID 12 fanwegen de dominante luskarakteristiken (r=0.2). As it totale fermogen 7500 W berikt (ID 15), kin folsleine penetraasjemodus berikt wurde, en yn ferliking mei de 6000 W dy't brûkt wurdt yn ID 7, is it fermogen fan 'e folsleine penetraasjemodus signifikant ferhege.
IC-test: Geleide modus (ID 16 en 17) waard berikt by in kearnfermogen fan 1500w en in ringfermogen fan 3000w en 3500w. As it kearnfermogen 3000w is en it ringfermogen tusken 1500w en 2500w (ID 19-20), ferskine dúdlike skuorren op it ynterface tusken ryk izer en ryk aluminium, wêrtroch in lokaal penetrearjend patroan fan lytse gatten ûntstiet. As it ringfermogen 3000 en 3500w is (ID 21 en 22), berikt men in folsleine penetraasje-kaaisgatmodus.
Represintative dwerssnitôfbyldings fan elke lassenidentifikaasje ûnder in optyske mikroskoop
Figuer 4. (a) De relaasje tusken úteinlike treksterkte (UTS) en krêftferhâlding yn lastests; (b) It totale fermogen fan alle lastests
Figuer 5. (a) Relaasje tusken aspektferhâlding en UTS; (b) De relaasje tusken útwreiding en penetraasjedjipte en UTS; (c) Fermogenstichtens foar alle lastests
Figuer 6. (ac) Konturkaart fan Vickers-mikrohurdens yndrukking; (df) Oerienkommende SEM-EDS-gemyske spektra foar represintatyf geliedingsmoduslassen; (g) Skematysk diagram fan 'e tuskenflak tusken stiel en aluminium; (h) Fe2Al5 en totale IMC-dikte fan geliedingsmoduslassen
Figuer 7. (ac) Konturkaart fan Vickers-mikrohurdensyndrukking; (df) Oerienkommende SEM-EDS gemysk spektrum foar represintatyf lokale penetraasje-perforaasjemoduslassen
Figuer 8. (ac) Konturkaart fan Vickers-mikrohurdensyndrukking; (df) Oerienkommende SEM-EDS gemysk spektrum foar represintatyf lassen yn folsleine penetraasjeperforaasjemodus
Figuer 9. EBSD-plot lit de korrelgrutte sjen fan it izerrike gebiet (boppeplaat) yn 'e folsleine penetraasjeperforaasjemodustest, en kwantifisearret de korrelgrutteferdieling
Figuer 10. SEM-EDS-spektra fan 'e ynterface tusken ryk izer en ryk aluminium
Dizze stúdzje ûndersocht de effekten fan ARM-laser op 'e foarming, mikrostruktuer en meganyske eigenskippen fan IMC yn ferskillende laske ferbiningen fan IF-stiel-1050 aluminiumlegering. De stúdzje beskôge trije lasmodi (geliedingsmodus, lokale penetraasjemodus en folsleine penetraasjemodus) en trije selektearre laserstrielfoarmen (Gaussyske striel, ringfoarmige striel en Gaussyske ringfoarmige striel). De ûndersyksresultaten jouwe oan dat it selektearjen fan 'e juste krêftferhâlding fan Gaussyske striel en ringfoarmige striel in wichtige parameter is foar it kontrolearjen fan 'e foarming en mikrostruktuer fan ynterne modale koalstof, wêrtroch't de meganyske eigenskippen fan 'e las maksimalisearre wurde. Yn geliedingsmodus leveret in sirkelfoarmige striel mei in krêftferhâlding fan 0.2 de bêste lassterkte (71% ferbiningseffisjinsje). Yn 'e perforaasjemodus produseart de Gaussyske striel in gruttere lasdjipte en in hegere aspektferhâlding, mar de lasintensiteit wurdt signifikant fermindere. De ringfoarmige striel mei in krêftferhâlding fan 0.5 hat in wichtige ynfloed op 'e ferfining fan stielen sydkerrels yn 'e lasnaad. Dit komt troch de legere pyktemperatuer fan 'e ringfoarmige beam dy't liedt ta in fluggere ôfkuollingssnelheid, en it groeibeheinende effekt fan Al-oploste migraasje nei it boppeste diel fan 'e lasnaad op 'e nôtstruktuer. Der is in sterke korrelaasje tusken Vickers-mikrohurdens en Thermo Calc's foarsizzing fan fazefolumepersintaazje. Hoe grutter it folumepersintaazje fan Fe4Al13, hoe heger de mikrohurdens.
Pleatsingstiid: 25 jannewaris 2024
