FI98534C - Alumiiniseokset, joilla on terävä väsymisraja - Google Patents
Alumiiniseokset, joilla on terävä väsymisraja Download PDFInfo
- Publication number
- FI98534C FI98534C FI923488A FI923488A FI98534C FI 98534 C FI98534 C FI 98534C FI 923488 A FI923488 A FI 923488A FI 923488 A FI923488 A FI 923488A FI 98534 C FI98534 C FI 98534C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- aluminum alloys
- material according
- aluminum
- fatigue limit
- sharp
- Prior art date
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 4
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 claims description 4
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000005551 mechanical alloying Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003679 aging effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
1 98534
Alumiiniseokset, joilla on terävä väsymisraja Aluminium lejeringar med skarp utmattningsgräns
Keksinnön kohteena ovat alumiiniseokset, joilla on terävä väsymisraja eli ne kestävät väsyttävää kuormitusta tietyn jännitys- tai myötymäamplitudin alapuolella loputtomasti. Tämä terävä väsymisraja perustuu siihen, että alumiiniseokseen seostetaan nopean jähmetyksen (rapid solidification), mekaanisen seostuksen (mechanical alloying) tai muun vastaavan menetelmän avulla riittävästi sellaisia alkuaineita, jotka synnyttävät alumiiniseoksen kiderakenteessa jännityskentältään epäsymmetrisiä atomipareja. Tällaisessa parissa toinen atomi on korvaussijassa, toinen välisijassa. Epäsymmetriset jännityskentät mahdollistavat riittävän voimakkaan dynaamisen myötövanhenemisefektin ja sitä kautta myös terävän väsymisrajan vaihtosuuntaisessa tai tykyttävässä rasituksessa.
Alumiinilla ja sen seoksilla on tunnetusti useita sellaisia materiaaliominaisuuksia, jotka mahdollistavat niiden laaja-alaisen hyödyntämisen tekniikan eri osa-alueilla. Näistä mainittakoon hyvä sähkön-ja lämmönjohtavuus, pieni tiheys, hyvä lujuus/painosuhde (suhteellinen lujuus), hyvä korroosionkestävyys sekä mahdollisuus lujuusominaisuuksien ja korroosionkestävyyden laaja-alaiseen säätelyyn seostuksen ja käsittelyjen avulla. Lujimpien alumiiniseosten yksisuuntaista lujuutta, esimerkiksi vetomurtolujuutta voidaan nostaa aina suuruusluokkaan 800-900 N/mm2, mutta tällöinkin niiden väsymislujuus jää suhteellisen vaatimattomalle tasolle ja on ns. sietorajatyyppistä (sietoraja = endurance limit) eli jatkuvasti alenevaa rasituskierrosten lukumäärän funktiona, kuten kuva 1 osoittaa. Tällainen väsymisen sietokyky aiheuttaa ongelmia alumiini-seosten käyttämiselle kuormitusta kantavissa komponenteissa dynaamisen rasi-tuksen alaisissa konstruktioissa (autot, junat, lentokoneet, jne.). Siten alumiini 1 ja sen seokset osittain menettävät huonon väsymiskestävyytensä vuoksi sen V . edun, mikä niillä on niiden hyvän lujuus/painosuhteensa ansiosta. Perussyy : *<* . tähän on alumiinin ja sen seosten kiderakenne, pkk, jossa dynaaminen myötö- *:: vanheneminen ei pysty tapahtumaan pelkästään välisijoissa olevien seos- tai . :T: epäpuhtausatomien vaikutuksesta, kuten on asianlaita esim. tilakeskisessä kuu- : teollisessa raudassa. Toisaalta näitä atomipareja muodostavia alkuaineita ei :*·*; voida riittävästi seostaa alumiiniin tai sen seoksiin tavanomaisia sulatusmene- •: * · * telmiä käyttäen.
·:··· * . Tässä keksinnössä esitetyissä alumiiniseoksissa on terävä väsymisraja ja siten .; t ’: * : niiden väsymiskestävyys pienen rasitusamplitudin eli pitkän väsymisiän (low cycle fatigue = long fatigue life) alueella on tietyn rasitustason alapuolella ääretön, kuten kuva 2 osoittaa. Perusajatuksena keksinnössä on alumiiniseosten seostaminen sellaisilla alkuaineilla, jotka muodostavat atomipareja, joiden aiheuttamat jännityskentät rakenteessa ovat epäsymmetrisiä. Tällaisia jännitys-kenttiä muodostavat sopivan kokoiset häiriöatomit kiderakenteen korvaus-ja 2 98534 välisijoissa. Epäsymmetriset jännityskentät vaikuttavat dislokaatioihin aiheuttaen dynaamista myötövanhenemista, tietyn tyyppistä ylimääräistä vastustusta dislokaatioiden liikkumiselle ja siten dynaamisen kuormituksen aiheuttamalle plastiselle muodonmuutokselle ja murtumien ydintymiselle. Parinmuodostajina voivat toimia alumiinille tyypilliset seos- tai epäpuhtausatomit tai siihen erikoisesti lisättävät seosaineatomit, usein vain mikroseostuksen mittakaavassa. Parinmuodostaja-atomien aiheuttamat häiriöt alumiinin kiderakenteessa tulee olla tietyissä rajoissa samoin myös niiden välisen reaktiivisuuden ja vuorovaikutuksen. Mikäli parinmuodostaja-atomeista toinen sijaitsee kiderakenteen välisijoissa, efekti on tehokas, koska häiriöstä aiheutuva jännityskenttä voi muuttaa suuntaansa yksinkertaisella atomin hyppäyksellä välisijasta toiseen.
Seuraavat esimerkit kuvaavat esitettyä keksintöä:
Esimerkki 1.
Puhtaaseen alumiiniin seostetaan rautaa, magnesiumia ja hiiltä normaaleja sulatusmenetelmiä käyttäen, esim. pitoisuuksilla 8 p-% Fe, 0.01-2 p-% Mg ja 0.01-1 p-% C. Tästä esiseoksesta valmistetaan nopean jähmettymisen tekniikan (RS = Rapid Solidification) avulla ohutta nauhaa tai hiutaleita tai vaihtoehtoisesti atomisointiprosessin avulla nopeasti jähmettynyttä pulveria. Toinen kilpaileva tie on valmistaa mainittua seospulveria suoraan puhtaista lähtöainepul-vereista, siis AI-, Fe-, Mg-ja C-pulvereista mekaanisen seostamisen (MA = Mechanical Alloying) avulla. Näin valmistetuista nauhoista/hiutaleista/pulve-reista lopullinen tuote tehdään pudottamalla, sintraamalla, valssaamalla, takomalla, räjäyttämällä tai muulla vastaavalla pulveritekniikan kompaktointi-menetelmällä. Kokeellisten tutkimustemme mukaan näin valmistettu tuote ,' i , osoittaa selvää dynaamista myötövanhenemista ja sillä on hyvin selvä väsymis- raja sekä huoneenlämpötilassa (kuva 2) että 275 °C:ssa.
Esimerkki 2.
•i *·; # :y . Edellä esitetyssä seoksessa mainitut Mg ja C korvataan vanadiinilla (V) ja *·*. '*) typellä (N). Myös tällä seoksella ilmenee dynaamista myötövanhenemista ja i\V: sillä on terävä väsymisraja sekä huoneenlämpötilassa että 275 °C:ssa.
• ·
• * I
♦ · «
Esimerkki 3.
* .
« · I
·:··*·: J Esimerkissä 1 esitetyt Mg ja C korvataan zirkoniumilla (Zr) ja hapella (O).
Nämä kaksi seosainetta riittävät aiheuttamaan sopivan parinmuodostuksen alumiiniseoksiin. Rakenteeseen syntyy lisäksi lujuuden kannalta edullisia epäkoherentteja erkaumia, jotka voivat nostaa tällaisen seoksen vetomurto-lujuuden jopa yli 500 N/mm2:n. Seos osoittaa selvää dynaamista myötövanhenemista ja sillä on terävä väsymisraja sekä huoneenlämpötilassa että .'··: 275 °C:ssa.
« *
Claims (6)
1. Alumiiniseokset, jotka on seostettu sellaisilla lisäaineilla, jotka muodostavat rakenteeseen jännityskentältään epäsymmetrisiä atomipareja, kuten Mg+C, V+N, Zr+O, ja jotka puolestaan aiheuttavat alumiiniseoksissa oleviin ja alumiiniseoksiin kuormituksen vaikutuksesta syntyviin dislokaatioihin niiden liikkumista ja monistumista haittaavaa dynaamista myötövanhenemista tunnettu siitä, että keksinnön kohteena olevilla alumiiniseoksilla on terävä väsymisraja (fatigue limit).
2. Jokin patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali tunnettu siitä, että välisija-atomien C:n, N:n ja 0:n pitoisuus on 0.01-1.0 painoprosenttia.
3. Jokin patenttivaatimusten 1-2 mukainen materiaali tunnettu siitä, että korvaussijaan asettuvana seosaineena käytetään alkuaineita, joiden tehollinen atomisäde poikkeaa korkeintaan 30 % alumiiniatomin vastaavasta arvosta, kuten esim. Mg, V, ja Zr.
4. Jokin patenttivaatimusten 1-3 mukainen materiaali tunnettu siitä, että ylimääräisenä lujittavana seosaineena käytetään rautaa.
5. Jokin patenttivaatimusten 1-4 mukainen materiaali tunnettu siitä, että lähtömateriaalin valmistamiseen käytetään nopean jähmettämisen (RS-technique), mekaanisen seostamisen (MA-technique) tai atomisoinnin (atomization) menetelmiä.
6. Jokin patenttivaatimusten 1-5 mukainen materiaali tunnettu siitä, että lopullinen tuote valmistetaan lähtömateriaalista pursottamalla, sintraamalla, valssaamalla, takomalla tai räjäyttämällä. t * · • * » ·
3 98534
4 I · • f • f 4 « < : ί ? I t 9 • · 4 • % * • * 9 · » % M»» < I I I i f * « 98534 PATENTKRAVEN
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI923488A FI98534C (fi) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | Alumiiniseokset, joilla on terävä väsymisraja |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI923488 | 1992-08-03 | ||
| FI923488A FI98534C (fi) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | Alumiiniseokset, joilla on terävä väsymisraja |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI923488A0 FI923488A0 (fi) | 1992-08-03 |
| FI923488L FI923488L (fi) | 1994-02-04 |
| FI98534B FI98534B (fi) | 1997-03-27 |
| FI98534C true FI98534C (fi) | 1997-07-10 |
Family
ID=8535676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI923488A FI98534C (fi) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | Alumiiniseokset, joilla on terävä väsymisraja |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI98534C (fi) |
-
1992
- 1992-08-03 FI FI923488A patent/FI98534C/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI923488L (fi) | 1994-02-04 |
| FI923488A0 (fi) | 1992-08-03 |
| FI98534B (fi) | 1997-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2005033350A1 (en) | Fe-base in-situ composite alloys comprising amorphous phase | |
| CA2819255C (en) | Aluminum alloy powder metal with high thermal conductivity | |
| JPH04308061A (ja) | 添加された鉄アルミニドＦｅ３Ａｌをベースにした中間温度領域で使用する部材に対する耐酸化性で耐腐食性の合金 | |
| FI98534C (fi) | Alumiiniseokset, joilla on terävä väsymisraja | |
| Chen et al. | Effect of Fe addition on transformation temperatures and hardness of NiMnGa magnetic shape memory alloys | |
| CA2116361C (en) | Powder-metallurgical composition having good soft magnetic properties | |
| Buckley et al. | Some aspects of rapid solidification processing of Fe-Al-X alloys | |
| MY118469A (en) | Corrosion-resistant tungsten based sintered alloy and method of preparing the same. | |
| EP0077079B1 (en) | Use of a non-magnetic alloy having high hardness for electromagnetic stirrer rolls | |
| Enami et al. | Premartensitic and Martensitic Transformations in TiPd--Fe Alloys | |
| Masumoto et al. | On the DO sub 22-Type Alloys in the Mn--Ga System and Their Magnetic Properties | |
| KR920021242A (ko) | 분말야금용 분말혼합물 및 그것의 소결품 | |
| Fukamichi | The Neel temperature of the Cr-Ga alloy system in the dilute concentration range | |
| Shen et al. | The influence of dislocation structure on formation of nanocrystals by mechanical attrition | |
| JPS6154856B2 (fi) | ||
| JP5164168B2 (ja) | 複合材料 | |
| JPS6021201B2 (ja) | 球状磁性ステンレス鋼粉末の製造方法 | |
| Drzazga | Magnetic anisotropy of ErCo5− xNix alloys | |
| FI56555C (fi) | Saett att legera staol med vanadin | |
| JPS60208450A (ja) | 鉄系焼結材の製造方法 | |
| JPS6154855B2 (fi) | ||
| Xiaoping et al. | Effect of nitrogen content on mechanical properties of 308L deposited metal at room temperature and high temperature | |
| Lejcek | Interfacial segregation in�-iron | |
| SU572529A1 (ru) | Сплав на основе железа | |
| Masumoto et al. | Effects of Magnetic Annealing on the Magnetostriction and Magnetization of Single Crystals of Ni--25% Co Alloys at High Temperatures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MA | Patent expired |