金属材料を強化する方法

私達が皆知っているように、金属材料の応用は生命、生産の多くの分野 - 産業、農業、航空など - を含んでいます。 金属材料の最も一般的な加工技術は鋳造、加圧加工および溶接です。 成形材料は、構造および性能におけるそれらの欠陥について適切な検出方法によって検査され、次いで使用および性能の要件を満たすように処理される。 製品を製造する最初のステップは材料の選択です。 材料の最も一般的な破損モードは、摩耗、腐食、破壊です。 失敗は通常表面から来ます。 金属材料の強度、硬度、剛性、耐摩耗性、耐食性および他の特性を改善するためには、一般に金属表面を改質し強化することが必要である。

1金属合金

合金化は金属表面を強化しそしてその総合的性質を改良するための有効な手段である。 異なる金属成分間で溶解と反応の間に2つの相関があります

成分間の異なる相互作用は固溶体、化合物および機械的混合物の形成をもたらす。 ２つ以上の成分の表面原子構造および結晶構造は、拡散、透過、物理吸着および化学変化によってある程度調整または変化する。

1.1可塑化

可塑化は、Ｆｅ、Ｂ、Ａｌなどの合金元素を添加し、それらの量を１％未満に制御することによるマイクロアロイングのプロセスである。 NiAl単結晶に適切な可塑化元素を添加すると、室温での伸びを大幅に増加させることができます。 Ｂのような粒界強化元素を添加することは、合金元素の粒界への偏析を促進することができ、そして破壊モードは粒内破壊から粒内破壊へと変化し、従って室温可塑化を改善する。 Ｌａなどの活性元素を添加すると、亀裂伝播を妨げ、材料強度を高め、表面張力を低下させ、粒径を微細化することができる。 靭性を向上させながら金属を強化します。

1.2固溶体

金属成分を有する固溶体は、反応なしに溶解することによって合金成分間に形成される。 2つの成分が同じ構造を持ち、元素の周期律表上で互いに近い場合、

前者は無限の固溶体、成分間の無限の相互溶解度、格子歪みおよび合金特性の向上である。 後者は有限の固溶体であるが、その表面および内部線の欠陥を通して、固溶体要素は欠陥を固定しやすく、その結果固溶体強化効果および強度をもたらす。 硬さは明らかに改善されています。

1.3表面原子拡散

拡散とは、熱作用による金属表面の原子、イオン、分子、原子団の動的な動きを指します。 金属表面拡散は平行表面と垂直表面の移動を含む。 加熱されると、原子はその平衡位置で振動します。 温度が高いほど、原子の励起が容易になり、振幅が大きくなります。 原子のエネルギーが遷移障壁を超えると、元の位置から離れます。 運動がアンバランスであれば、ますます多くの表面原子が活性原子になり、そして原子間の化学結合が壊れて表面移動の傾向を生み出す。 あるいは、内部構造上の理由から、急激なサイズ変化がある場所、通常は温度が変化していない場所に、正孔、ステップ空孔、格子間原子、転位、積層欠陥などの内部欠陥があると、原子はより高いエネルギーと不安定な系を有する。高く、原子を使用することができます。 十分な活性化エネルギーを得て原子拡散を促進するために。 拡散機構は、表面構造を再構築し、金属自体を強化するために使用されます。

1.4多相合金の製造

金属材料に第二相を添加することによって多相合金を製造するために金属材料の包括的な特性を改善することは一般的な方法の一つである。 タフ行列に追加することによって

脆い第二相を添加すると、その靭性が低下し、その硬度と強度が増大し、そして強化の目的を達成するためにその脆いマトリックスに強靭な第二相軟化マトリックスが添加される。 現在、金属材料の耐高温酸化性および耐食性は比較的弱い。 一般に、金属材料の高温および低温活性は、セラミックマトリックスなどの複合成分を添加することによって低下させることができる。

2.表面仕上げ技術 - ウェル超音波ミラー加工

ウィルの超音波ミラー加工技術は、室温で金属材料の冷間塑性を利用して毎秒数万回の部品表面に高周波および高焦点エネルギー衝撃を与え、旋削、研削などの加工痕跡を拡大します。鏡面効果を得るために粉砕する。 これは、材料を除去せず、ワークの寸法精度や位置公差に影響を与えず、部品の性能を大幅に向上させる新しい加工技術です。 結果は以下のとおりです。

1.ターンアラウンド工程がなければ、部品の表面粗さは直接Ra0.2以下に達することがあります。

2.部品の硬度、耐摩耗性、その他の総合的な特性が大幅に向上し、耐用年数が従来のプロセスの2倍以上になります。