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एल्यूमीनियम मिश्र धातु 2219 के निर्माण में अनुचित कास्टिंग और फोर्जिंग प्रक्रियाएं सूक्ष्म संरचनात्मक दोषों का कारण बन सकती हैं जिसके परिणामस्वरूप एनोडिक सतह के उपचार के लिए उप-विरोधी प्रतिक्रिया होती है और संक्षारण संवेदनशीलता में वृद्धि होती है। यह तकनीकी बुलेटिन अनुचित कास्टिंग के जोखिम को बताता है और पारंपरिक प्रत्यक्ष चिलर कास्टिंग के बाद बहुदिशात्मक विरूपण के बाद एक homogenizing कदम की सिफारिश करता है, विशेष रूप से बड़े कास्टिंग के लिए। 09/24/26 DOC ID: 20260008373
पृष्ठभूमि
एल्यूमिनियम 2219 एक आयु-अवकाश योग्य, अति-संतृप्त, एल्यूमीनियम-तांबे मिश्र धातु है जो 1 9 54 में एल्यूमिनियम कंपनी (अल्कोआ) द्वारा 600 °F तक की सेवा के लिए विकसित किया गया है। कई एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में लॉन्च और अंतरिक्ष वाहन शामिल हैं जिनमें अंतरिक्ष शटल ईंधन टैंक और अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन मानव-रेटेड दबाव मॉड्यूल शामिल हैं। इसमें कम और उच्च तापमान पर उत्कृष्ट क्रायोजेनिक गुण, वेल्डेबिलिटी, कार्यक्षमता और यांत्रिक गुण हैं।
समस्या/Isue विवरण
2219 एल्यूमीनियम मिश्र धातु पिंड कास्टिंग एक विशेष प्रक्रिया है जिसका उपयोग बड़े पैमाने पर संरचनाओं के निर्माण के लिए किया जाता है जो बाद में जाली या अंतिम उत्पाद रूपों में लुढ़का होता है। as-cast ingot आंतरिक दोषों में अलग-अलग अनाज आकार, मिश्र धातु तत्वों का मैक्रोसेग्रेशन, और अवशिष्ट बैंड और क्लस्टर तांबा युक्त अंतरधातु शामिल हो सकता है, जिससे कम लचीलापन, कम ताकत और अंतिम उत्पाद रूप में भौतिक गुणों का एक गैर-वर्दी वितरण शामिल हो सकता है। [2,11,12]
इन दोषों को यांत्रिक विरूपण, समाधान उपचार, शमन और उम्र बढ़ने सहित पोस्ट-कास्टिंग प्रक्रियाओं के साथ कुछ हद तक कम किया जा सकता है। हालांकि, अगर इनगॉट्स पहले से ही अनजाने में असंतुलित असंतुलनों जैसे कि इंटरडेन्ड्रिटिक अलगाव, बैंडेड और क्लस्टरेड बड़े तांबे के इंटरमेटिलिक्स, और अलग अनाज के आकार के होते हैं, तो बाद में थर्मस-मैकेनिकल प्रोसेसिंग गुणों में कमी को उपाय करेगी, विशेष रूप से बड़े पिंड आकार के लिए।
एक आवश्यक कदम के रूप में Homogenization
कास्टिंग के बाद Homogenization अंतिम गुणों में काफी सुधार हुआ है। अध्ययनों से पता चलता है कि डिफ्यूजन के फ्लिक के कानून अंतःक्रियात्मक सीमा क्षेत्रों से बाहर अत्यधिक केंद्रित तांबा परमाणुओं को ड्राइव करते हैं, उन्हें समान रूप से एल्यूमीनियम मैट्रिक्स अनाज में वितरित करते हैं; अवशिष्ट चरण मैट्रिक्स में भंग हो जाते हैं, और सभी तत्वों के अलगाव की डिग्री नाटकीय रूप से कम हो जाती है। Homogenization प्रसंस्करण पैरामीटर उचित और समान थर्मल प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए ingot पार अनुभाग मोटाई के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए। वांग एट अल, जिन्होंने समरूपीकरण पर ध्यान केंद्रित किया, प्रभावी रूप से 10 घंटे [3] के लिए 535 °C के तापमान और समय का इस्तेमाल किया।
Homogenization अनुकूलन चर में eutectic चरण, ingot आकार, अनाज आकार और तांबे सामग्री के पिघलने बिंदु, राशि और विघटन दर शामिल है। कई शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि एक्स-रे डिफ्रैक्शन (XRD) या डिफरेंशियल स्कैनिंग कैलोरिमेट्री (DSC) समरूपता चरण [3,4,5,6,7,8,9] को परिभाषित करने और सत्यापित करने के लिए मूल्यवान उपकरण हैं। आधुनिक एल्यूमीनियम 2219 के सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों में सुधार अच्छी तरह से प्रलेखित है। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) एक अध्ययन से छवियाँ जिसमें एल्यूमीनियम 2219 की जांच होती है जिसमें चित्रा 1 में समरूपता के बाद तांबे के प्रदर्शन की भिन्न मात्रा में परिवर्तन होता है।
नीचे दी गई तालिका में वांग एट अल के परिणामों को सूचीबद्ध किया गया है। जिन्होंने 2219 को गैर-homogenized और homogenized की जांच की थी, जिसे T6 temper पर जाली और इलाज किया गया था। आधुनिक 2219 स्पष्ट रूप से बेहतर है [3]।
थर्मामैकेनिकल विरूपण यांत्रिक विरूपण जैसे कि फोर्जिंग - विशेष रूप से, परेशान फोर्जिंग - और रोलिंग, इसके बाद समाधान उपचार और उम्र बढ़ने के बाद, अच्छी तरह से वितरित छोटे आकार के Al2Cu कणों और काफी छोटे अनाज बनाने के द्वारा एल्यूमीनियम 2219 माइक्रोस्ट्रक्चर में काफी सुधार करने के लिए दिखाया गया है बेहतर और कम anisotropic यांत्रिक गुण। कई अध्ययनों के एक उदाहरण में, बेहतर यांत्रिक और सूक्ष्म संरचनात्मक गुणों को 510 °C पर उच्च तापमान बहुदिशात्मक फोर्जिंग के साथ विकसित किया गया जिसके बाद 240 °C पर गर्म रोलिंग हुई।
समाधान उपचार और उम्र बढ़ने के बाद अपसेट फोर्जिंग और रोलिंग ने मैट्रिक्स में विघटन के कारण मोटे Al2Cu कणों (5.5% से 1.0%) के क्षेत्र भिन्न को काफी कम कर दिया। अनाज का आकार बढ़ाया भंडारण ऊर्जा और निचले तापमान रोलिंग से नाभिकता के माध्यम से (230 माइक्रोमीटर से 58.6 माइक्रोमीटर) कम हो गया था। अंत में, समान रूप से वितरित θ चरण को 118% तक बढ़ाया गया था। माइक्रोस्ट्रक्चर में इन परिवर्तनों ने बेहतर ताकत, बढ़ाव और फ्रैक्चर गुण[10] का नेतृत्व किया।
सिफारिश / मार्गदर्शन
पारंपरिक प्रत्यक्ष ठंड कास्टिंग के बाद Homogenization एल्यूमीनियम 2219 के अंतिम गुणों को अनुकूलित करने के लिए अनिवार्य है और स्पष्ट रूप से खरीद विनिर्देशों में शामिल होना चाहिए। इसके अलावा, समरूपीकरण चरण की प्रभावशीलता का सत्यापन भी सिफारिश की जाती है और माइक्रोग्राफ, डीएससी या एक्सआरडी माप के पहले और बाद में शामिल किया जा सकता है। प्रारंभिक माइक्रोग्राफ एक उच्च गुणवत्ता वाले पिंड को सत्यापित करने के लिए उपयोगी होते हैं। बहु-दिशात्मक विरूपण मोटे कणों की फ्रैक्चरिंग, Al2Cu का वितरण और अंतरधातु चरणों का वितरण, पुनर्जीवनीकरण और बेहतर यांत्रिक गुणों के लिए अग्रणी नए अनाज के नाभिकीकरण की सहायता के लिए भी महत्वपूर्ण है।
संदर्भ
1. नासा-CR-7454545
2. नासा-CR-123777
3. वांग एट अल। सामग्री 2018, 11,914।
4. चेन एट अल।, धातु 2020, 10, 197।
5. झांग एट अल, जर्नल ऑफ मैटेरियल रिसर्च एंड टेक्नोलॉजी 2023, 27, 7470।
6. गुप्ता एट अल, कनाडाई धातुकर्म तिमाही, 2006, 45, नंबर 3
7. Xu एट अल।, धातु 2021, 11,174।
8. झांग एट अल।, उन्नत इंजीनियरिंग सामग्री, 2024, 26।
9. लिन एट अल। सामग्री 2023, 16,433।
10. झांग एट अल, जर्नल ऑफ मैटेरियल रिसर्च एंड टेक्नोलॉजी 2023, 22, 1136।
11. नासा-TM-20230018439 12. नासा-TM-20240000329
