6060 ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಬಿಲ್ಲೆಟ್‌ಗಳ ಏಕರೂಪೀಕರಣದ ತತ್ವ

ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆಗಳ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ನಿರೀಕ್ಷೆಯಂತೆ ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ಗಮನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಿಲ್ಲೆಟ್‌ನ ಆರಂಭಿಕ ಸಂಯೋಜನೆ ಅಥವಾ ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆ/ವಯಸ್ಸಾದ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಏಕರೂಪೀಕರಣವು ಸ್ವತಃ ಒಂದು ಸಮಸ್ಯೆಯಾಗಬಹುದೇ ಎಂದು ಕೆಲವರು ಪ್ರಶ್ನಿಸುತ್ತಾರೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಏಕರೂಪೀಕರಣ ಹಂತವು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಏಕರೂಪೀಕರಣ ಹಂತವನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ವಿಫಲವಾದರೆ:

●ಹೆಚ್ಚಿದ ಪ್ರಗತಿ ಒತ್ತಡ

●ಹೆಚ್ಚು ದೋಷಗಳು

●ಆನೋಡೈಸಿಂಗ್ ನಂತರ ಸ್ಟ್ರೀಕ್ ಟೆಕ್ಸ್ಚರ್‌ಗಳು

●ಕಡಿಮೆ ಹೊರತೆಗೆಯುವ ವೇಗ

●ಕಳಪೆ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

ಏಕರೂಪೀಕರಣ ಹಂತವು ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ಉದ್ದೇಶಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ: ಕಬ್ಬಿಣವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಅಂತರಲೋಹ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಮೆಗ್ನೀಸಿಯಮ್ (Mg) ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ (Si) ಅನ್ನು ಮರುಹಂಚಿಕೆ ಮಾಡುವುದು. ಏಕರೂಪೀಕರಣದ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ಬಿಲ್ಲೆಟ್‌ನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಹೊರತೆಗೆಯುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬಿಲ್ಲೆಟ್ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆಯೇ ಎಂದು ಊಹಿಸಬಹುದು.

ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿಸುವಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ಬಿಲ್ಲೆಟ್ ಏಕರೂಪೀಕರಣದ ಪರಿಣಾಮ

6XXX ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ, ವಯಸ್ಸಾದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಂಡ Mg- ಮತ್ತು Si-ಭರಿತ ಹಂತಗಳಿಂದ ಶಕ್ತಿ ಬರುತ್ತದೆ. ಈ ಹಂತಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ವಯಸ್ಸಾದಿಕೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುವ ಮೊದಲು ಅಂಶಗಳನ್ನು ಘನ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಇರಿಸುವುದರ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. Mg ಮತ್ತು Si ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಘನ ದ್ರಾವಣದ ಭಾಗವಾಗಲು, ಲೋಹವನ್ನು 530 °C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಿಂದ ತ್ವರಿತವಾಗಿ ತಣಿಸಬೇಕು. ಈ ಹಂತಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, Mg ಮತ್ತು Si ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಆಗಿ ಕರಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹೊರತೆಗೆಯುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಲೋಹವು ಈ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಸಮಯದವರೆಗೆ ಮಾತ್ರ ಇರುತ್ತದೆ. ಎಲ್ಲಾ Mg ಮತ್ತು Si ಕರಗುವುದನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, Mg ಮತ್ತು Si ಕಣಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರಬೇಕು. ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್, ಎರಕದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, Mg ಮತ್ತು Si ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ Mg₂Si ಬ್ಲಾಕ್‌ಗಳಾಗಿ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 1a).

6060 ಬಿಲ್ಲೆಟ್‌ಗಳಿಗೆ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಏಕರೂಪೀಕರಣ ಚಕ್ರವು 2 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ 560 °C ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಬಿಲ್ಲೆಟ್ 530 °C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಇರುವುದರಿಂದ, Mg₂Si ಕರಗುತ್ತದೆ. ತಂಪಾಗಿಸಿದ ನಂತರ, ಅದು ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ವಿತರಣೆಯಲ್ಲಿ ಪುನಃ ಅವಕ್ಷೇಪಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 1c). ಏಕರೂಪೀಕರಣ ತಾಪಮಾನವು ಸಾಕಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಅಥವಾ ಸಮಯ ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದ್ದರೆ, ಕೆಲವು ದೊಡ್ಡ Mg₂Si ಕಣಗಳು ಉಳಿಯುತ್ತವೆ. ಇದು ಸಂಭವಿಸಿದಾಗ, ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆಯ ನಂತರ ಘನ ದ್ರಾವಣವು ಕಡಿಮೆ Mg ಮತ್ತು Si ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿಸುವ ಅವಕ್ಷೇಪಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಅಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ - ಇದು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 1. ಹೊಳಪು ಮಾಡಿದ ಮತ್ತು 2% HF-ಕೆತ್ತಿದ 6060 ಬಿಲ್ಲೆಟ್‌ಗಳ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಾಫ್‌ಗಳು: (ಎ) ಎರಕಹೊಯ್ದ, (ಬಿ) ಭಾಗಶಃ ಏಕರೂಪಗೊಳಿಸಿದ, (ಸಿ) ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಏಕರೂಪಗೊಳಿಸಿದ.

ಕಬ್ಬಿಣ-ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಇಂಟರ್‌ಮೆಟಾಲಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಏಕರೂಪೀಕರಣದ ಪಾತ್ರ

ಕಬ್ಬಿಣ (Fe) ಬಲಕ್ಕಿಂತ ಮುರಿತದ ಗಡಸುತನದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. 6XXX ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ, Fe ಹಂತಗಳು ಎರಕದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ β-ಹಂತ (Al₅(FeMn)Si ಅಥವಾ Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಹಂತಗಳು ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಕೋನೀಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆಗೆ ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 2a ನಲ್ಲಿ ಹೈಲೈಟ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ). ಏಕರೂಪೀಕರಣದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಭಾರವಾದ ಅಂಶಗಳು (Fe, Mn, ಇತ್ಯಾದಿ) ಹರಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ಕೋನೀಯ ಹಂತಗಳು ಚಿಕ್ಕದಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ದುಂಡಾಗಿರುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 2b).

ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಚಿತ್ರಗಳಿಂದ ಮಾತ್ರ, ವಿವಿಧ ಹಂತಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ, ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹವಾಗಿ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸುವುದು ಅಸಾಧ್ಯ. ಇನ್ನೋವಲ್‌ನಲ್ಲಿ, ನಾವು ಬಿಲ್ಲೆಟ್‌ಗಳಿಗೆ %α ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ನಮ್ಮ ಆಂತರಿಕ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯ ಪತ್ತೆ ಮತ್ತು ವರ್ಗೀಕರಣ (FDC) ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಬಿಲ್ಲೆಟ್ ಏಕರೂಪೀಕರಣವನ್ನು ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇದು ಏಕರೂಪೀಕರಣದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸಲು ನಮಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 2. ಏಕರೂಪೀಕರಣದ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ಬಿಲ್ಲೆಟ್‌ಗಳ (ಎ) ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಾಫ್‌ಗಳು (ಬಿ).

ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯ ಪತ್ತೆ ಮತ್ತು ವರ್ಗೀಕರಣ (ಎಫ್‌ಡಿಸಿ) ವಿಧಾನ

ಚಿತ್ರ 3a ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (SEM) ಮೂಲಕ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾದ ಹೊಳಪುಳ್ಳ ಮಾದರಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ನಂತರ ಚಿತ್ರ 3b ನಲ್ಲಿ ಬಿಳಿಯಾಗಿ ಕಾಣುವ ಅಂತರಲೋಹಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಮತ್ತು ಗುರುತಿಸಲು ಗ್ರೇಸ್ಕೇಲ್ ಥ್ರೆಶೋಲ್ಡಿಂಗ್ ತಂತ್ರವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ತಂತ್ರವು 1 mm² ವರೆಗಿನ ಪ್ರದೇಶಗಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ 1000 ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ವೈಯಕ್ತಿಕ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದು.

ಚಿತ್ರ 3. (ಎ) ಏಕರೂಪಗೊಳಿಸಿದ 6060 ಬಿಲ್ಲೆಟ್‌ನ ಬ್ಯಾಕ್‌ಸ್ಕ್ಯಾಟರ್ಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಿತ್ರ, (ಬಿ) (ಎ) ನಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾದ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳು.

ಕಣ ಸಂಯೋಜನೆ

ಇನ್ನೋವಲ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಆಕ್ಸ್‌ಫರ್ಡ್ ಇನ್ಸ್ಟ್ರುಮೆಂಟ್ಸ್ ಎಕ್ಸ್‌ಪ್ಲೋರ್ 30 ಶಕ್ತಿ-ಪ್ರಸರಣ ಎಕ್ಸ್-ರೇ (EDX) ಡಿಟೆಕ್ಟರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಜ್ಜುಗೊಂಡಿದೆ. ಇದು ಗುರುತಿಸಲಾದ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಬಿಂದುವಿನಿಂದ EDX ವರ್ಣಪಟಲದ ವೇಗದ ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತ ಸಂಗ್ರಹವನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವರ್ಣಪಟಲಗಳಿಂದ, ಕಣ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಸಾಪೇಕ್ಷ Fe:Si ಅನುಪಾತವನ್ನು ಊಹಿಸಬಹುದು.

ಮಿಶ್ರಲೋಹದ Mn ಅಥವಾ Cr ಅಂಶವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಇತರ ಭಾರವಾದ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಸಹ ಸೇರಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಕೆಲವು 6XXX ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಿಗೆ (ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಗಮನಾರ್ಹ Mn ನೊಂದಿಗೆ), (Fe+Mn):Si ಅನುಪಾತವನ್ನು ಉಲ್ಲೇಖವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಂತರ ಈ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ತಿಳಿದಿರುವ Fe-ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಇಂಟರ್‌ಮೆಟಾಲಿಕ್ಸ್‌ಗಳ ಅನುಪಾತಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು.

β-ಹಂತ (Al₅(FeMn)Si ಅಥವಾ Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si ಅನುಪಾತ ≈ 2. α-ಹಂತ (Al₁₂(FeMn)₃Si ಅಥವಾ Al₈.₃(FeMn)₂Si): ಅನುಪಾತ ≈ 4–6, ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ನಮ್ಮ ಕಸ್ಟಮ್ ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್ ನಮಗೆ ಮಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿಸಲು ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಕಣವನ್ನು α ಅಥವಾ β ಎಂದು ವರ್ಗೀಕರಿಸಲು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯೊಳಗೆ ಅವುಗಳ ಸ್ಥಾನಗಳನ್ನು ನಕ್ಷೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 4). ಇದು ಏಕರೂಪಗೊಳಿಸಿದ ಬಿಲ್ಲೆಟ್‌ನಲ್ಲಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಂಡ α ನ ಅಂದಾಜು ಶೇಕಡಾವಾರು ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 4. (ಎ) α- ಮತ್ತು β-ವರ್ಗೀಕರಿಸಿದ ಕಣಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುವ ನಕ್ಷೆ, (ಬಿ) (Fe+Mn):Si ಅನುಪಾತಗಳ ಸ್ಕ್ಯಾಟರ್ ಪ್ಲಾಟ್.

ದತ್ತಾಂಶವು ನಮಗೆ ಏನು ಹೇಳಬಹುದು

ಈ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಹೇಗೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರ ಉದಾಹರಣೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 5 ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕುಲುಮೆಯೊಳಗೆ ಏಕರೂಪದ ತಾಪನವನ್ನು ಸೂಚಿಸುವುದಿಲ್ಲ, ಅಥವಾ ಬಹುಶಃ ಸೆಟ್‌ಪಾಯಿಂಟ್ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಲಾಗಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ಪ್ರಕರಣಗಳನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ನಿರ್ಣಯಿಸಲು, ತಿಳಿದಿರುವ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಪರೀಕ್ಷಾ ಬಿಲ್ಲೆಟ್ ಮತ್ತು ಉಲ್ಲೇಖ ಬಿಲ್ಲೆಟ್‌ಗಳು ಎರಡೂ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಇವುಗಳಿಲ್ಲದೆ, ಆ ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಸಂಯೋಜನೆಗೆ ನಿರೀಕ್ಷಿತ %α ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.

ಚಿತ್ರ 5. ಕಳಪೆಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಏಕರೂಪೀಕರಣ ಕುಲುಮೆಯ ವಿವಿಧ ವಿಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ %α ಹೋಲಿಕೆ.