Науковий вісник НГУ

Застосування стереомікрофотограмметричного методу для комплексного дослідження сплавів системи Al-Cu-Mg

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №4 2023

Останнє оновлення: 28 серпня 2023

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1585

Authors:

А. В. Уль, orcid.org/0000-0002-5249-0828, Волинський національний університет імені Лесі Українки, м. Луцьк, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. В. Мельник*, orcid.org/0000-0002-5429-4038, Волинський національний університет імені Лесі Українки, м. Луцьк, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Ю. А. Мельник, orcid.org/0000-0001-5186-7032, Луцький національний технічний університет, м. Луцьк, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2023, (4): 056 - 061

https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-4/056

Abstract:

Мета. Поєднання стереофотограмметричного методу обробки зображень поверхні руйнування на мікрорівні із результатами серії механічних і металофрактографічних досліджень із прецизійними методами растрової електронної мікроскопії (РЕМ) та енергодисперсійного аналізу (EDX) для визначення особливостей і загальних закономірностей руйнування дослідних зразків сплаву системи Al-Cu-Mg.

Методика. У роботі експериментально визначені механічні властивості зразків дослідних сплавів системи Al-Cu-Mg після м’якого (рекристалізаційного) відпалу й подальшого природного старіння та зразку без термічної обробки. На наступному етапі проведені РЕМ-сте­ре­о­мік­ро­фрак­то­гра­фічні дослідження зламів і їх тривимірна реконструкція за отриманими стереозображеннями. Енергодисперсійні дослідження проведені для різного роду ділянок зразків для встановлення розподілу масових відсотків елементів дослідних ділянок. У роботі застосована комплексна методика експериментальних досліджень сплавів системи Al-Cu-Mg з метою отримання якісної й кількісної інформації про мікроструктуру зламів, що складалась з наступних етапів: визначення механічних властивостей зразків дослідних сплавів традиційними методами макро- й мікроаналізу; дослідження стереопар мікроструктури зламів стереофотограмметричним методом; ідентифікація хімічного складу та структури частинок осаджень матриці методом енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії (EDX-аналізу).

Результати. Із проведених експериментів встановлено, що зі збільшенням часу тривалості природнього старіння твердість повільно зростає й досягає максимального показника твердості 127 Hv30 після 97 годин, зниження якого згодом не відбувається. Після природнього загартування середня межа міцності при зламі зростає до Rm 440,3 при відносному видовженні 21,8 %. Механічні випробування показали, що міцність на розрив зростає зі збільшенням значення твердості та, навпаки, в’язкість зменшується. Енергія, що необхідна для руйнування зразка, становить 16 Дж, після чого відбувається транскристалічний стільниковий злам. Осади мають діаметр приблизно 2,5–3 мкм.

Наукова новизна. Порівнюючи результати механічних і металографічних досліджень, можна стверджувати, що бажані властивості зразків Al-Cu-Mg проявляються після дисперсійного зміцнення, що підтверджує оптимальні умови затвердіння. Результати фотограмметричної оцінки зразків у мікродіапазоні, представлені в роботі, демонструють гнучкість і потенціал точності фотограмметричних методів вимірювання й подальшої їх обробки, інтерпретації та інтеграції з EDX-аналізом для вибору оптимальних ділянок дослідження.

Практична значимість. У роботі апробовано комплексний підхід до аналізу матеріалів із застосуванням РЕМ-стереомікрофотограмметричного методу, механічних і металографічних досліджень, а також енергодисперсійного аналізу.

Ключові слова: сплав Al-Cu-Mg, РЕМ‑сте­рео­мік­ро­фо­то­грамметрія, механчні дослідження, металографічні дослідження, EDX-аналіз

References.

1. Bhat, B. N. (2018). Aerospace materials and Applications. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc.

2. Chen, J., Ling, K., Deng, P., Mo, W., Tang, C., Ouyang, Z., Luo, B., & Bai, Z. (2023). Effect of Mg content on microstructure, mechanical properties and intergranular corrosion properties of Al-Cu-Mg-Ag alloys. Materials Today Communications, 34, 105363. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.105363.

3. DIN EN 573-3:2019+A1:2022 – Aluminium and aluminium alloys – Chemical composition and form of wrought products – Part 3: Chemical composition and form of products (2022).

4. Hemmleb, M. (2002). Photogrammetrische Auswertung elektronenmikroskopischer Bilddaten. https://doi.org/10.14279/depositonce-321.

5. Ivanov, R., Deschamps, A., & De Geuser, F. (2018a). Clustering kinetics during natural ageing of Al-Cu based alloys with (Mg, Li) additions. Acta Materialia, 157, 186-195. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2018.07.035.

6. Ivanov, R., Deschamps, A., & De Geuser, F. (2018b). High throughput evaluation of the effect of Mg concentration on natural ageing of Al-Cu-Li-(Mg) alloys. Scripta Materialia, 150, 156-159. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.03.024.

7. Klobes, B., Maier, K., & Staab, T. E. M. (2011). Natural ageing of Al-Cu-Mg revisited from a local perspective. Materials Science and Engineering: A, 528(7), 3253-3260. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.01.002.

8. Kolednik, O. (1981). Ein Beitrag zur Stereophotogrammetrie am Rasterelektronenmikroskop. Praktische Metallographie, 18, 562-573.

9. Kovarik, L., & Mills, M. J. (2012). Ab initio analysis of Guinier–Preston–Bagaryatsky zone nucleation in Al–Cu–Mg alloys. Acta Materialia, 60(9), 3861-3872. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.03.044.

10. Luhmann, T. (2010). Nahbereichsphotogrammetrie – Grundlagen, Methoden, Anwendungen.

11. Metals handbook. Volume 12: Fractography (n.d.). Retrieved from https://www.osti.gov/biblio/6512607.

12. Motro, P. F. K., Kursoglu, P., & Kazazoglu, E. (2012). Effects of different surface treatments on stainability of ceramics. The Journal of Prosthetic Dentistry, 108(4), 231-237. https://doi.org/10.1016/S0022-3913(12)60168-1.

13. Patel, V., Li, W., Vairis, A., & Badheka, V. (2019). Recent development in friction stir processing as a solid-state grain refinement technique: microstructural evolution and property enhancement. Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 44(5), 378-426.

14. Piazzesi, R., Berrilli, F., Del Moro, D., & Egidi, A. (2012). Algorithm for real time flare detection. Memorie della Societa Astronomica Italiana Supplementi, 19, 109.

15. Schmid, M., Liebel, A., Moldovan, G., Lackner, R., Steigenhöfer, D., Niculae, A., & Soltau, H. (2018). New Possibilities for State-of-the-Art Electron Microscopy with Fast Backscattered Electron Detectors. Microscopy and Microanalysis, 24(S1), 650-651.

16. Solís Moreno, C., Sanz-Moliner, J. D., Pascual La Rocca, A., Nart, J., & Santos Alemany, A. (2013). In vitro evaluation of the root surface microtopography following the use of two polishing systems by Confocal Microscopy (CFM) and Scanning Electron Microscope (SEM). Oral Health and Dental Management, 12(4), 243-247.

17. Uhl, A., Melnyk, Y., Melnyk, O., Boyarska, I., & Melnychuk, M. (2020). Application of Microphotogrammetric and Material Science Techniques in the Study of Materials on the Example of Alloy AlZnMgCu. In В V. Ivanov, J. Trojanowska, J. Machado, O. Liaposhchenko, J. Zajac, I. Pavlenko, M. Edl, & D. Perakovic (Eds.). Advances in Design, Simulation and Manufacturing II, (pp 477-486). Springer International Publishing.

18. Uhl, A. V., Melnyk, O. V., Melnyk, Y. A., & Ilyin, L. V. (2021). Microphotogrammetric approach in the study of alsimg alloys. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 43(2). https://doi.org/10.15407/mfint.43.02.0255.

19. Yang, Z., Erdle, I., Liu, C., & Banhart, J. (2022). Clustering and precipitation in Al-Mg-Si alloys during linear heating. Journal of Materials Science & Technology, 120, 78-88. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.11.062.

• < Попередня
• Наступна >