தகரம் வெண்கலம் உடைகள் பாகங்கள் ஒரு அடிப்படை பொருள் மற்றும் பரவலாக தொழில்துறை துறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. CuSn12Ni2 டின் வெண்கலத்தின் மெட்டாலோகிராஃபிக் கட்டமைப்பு மற்றும் ஆற்றல் நிறமாலை பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது, மேலும் CuSn12Ni2 டின் வெண்கலப் பொடியானது 42CrMo அலாய் ஸ்டீல் அடி மூலக்கூறின் மீது பூசப்பட்டது. அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு பிணைப்பு வலிமை சோதனையை நடத்துவதற்கான செயல்முறை. CuSn12Ni2 டின் வெண்கலத்திற்கும் 42CrMo அலாய் எஃகு அடி மூலக்கூறுக்கும் இடையே உலோகவியல் பிணைப்பு அடையப்படுவதாக ஆராய்ச்சி முடிவுகள் காட்டுகின்றன.

1. ஆராய்ச்சி பின்னணி

தகரம் வெண்கலம் தொழில்துறை துறையில் உராய்வு மற்றும் உடைகள் பாகங்களுக்கான அடிப்படை பொருட்களில் ஒன்றாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த பொருள் குறைந்த வேகம் மற்றும் அதிக சுமை நிலைமைகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது. ஸ்லைடிங் தாங்கு உருளைகளில் பயன்படுத்தப்படும் முக்கிய வடிவங்களில் ஒற்றை உலோக சட்டைகள் மற்றும் உந்துதல் தாங்கு உருளைகள், தூள் சின்டர்டு பைமெட்டல் ஸ்லீவ்கள் மற்றும் உந்துதல் தாங்கு உருளைகள், மையவிலக்கு வார்ப்பு பைமெட்டல் ஸ்லீவ்கள் மற்றும் உந்துதல் தாங்கு உருளைகள், சுழலும் ஒற்றை உலோக சட்டைகள், தூள் உலோகம் ஒற்றை உலோக சட்டைகள், முதலியன லேசர் உறைப்பூச்சு ஒரு மேற்பரப்பு திறமையானவை அடி மூலக்கூறுடன் நல்ல பிணைப்பு, குறைந்த நீர்த்த விகிதம் மற்றும் சிறிய வெப்ப-பாதிக்கப்பட்ட மண்டலத்தின் நன்மைகளுடன் பழுதுபார்க்கும் தொழில்நுட்பத்தை வலுப்படுத்துதல் மற்றும் மறுஉற்பத்தி செய்தல். லேசர் உறைப்பூச்சு என்பது பல அளவுரு இணைப்பின் ஒரு சிக்கலான செயல்முறையாகும். லேசர் பவர், லேசர் ஸ்கேனிங் வேகம், பவுடர் ஃபீடிங் வேகம் மற்றும் ஸ்பாட் விட்டம் போன்ற அளவுருக்கள் கிளாடிங் லேயரின் தரத்திற்கு மிகவும் முக்கியம். லேசர் உறைப்பூச்சு சேர்க்கை உற்பத்தி உள்நாட்டிலும் வெளிநாட்டிலும் பல அம்சங்களில் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், வழக்கமான லேசர் உறைப்பூச்சுக்கு, தூள் 20% ஆற்றலை உறிஞ்சுகிறது, ஆற்றல் பயன்பாட்டு விகிதம் குறைவாக உள்ளது, நீர்த்த விகிதம் 5% ~ 15% ஆக உள்ளது, மேலும் உறைப்பூச்சு முடிந்ததும் அடுத்தடுத்த செயலாக்க அளவு அதிகமாக உள்ளது, மற்றும் செயலாக்க செலவு அதிகமாக உள்ளது. அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சுக்கு, தூள் 80% ஆற்றலை உறிஞ்சும், ஆற்றல் பயன்பாட்டு விகிதம் அதிகமாக உள்ளது, நீர்த்த விகிதம் 3% க்கும் குறைவாக இருக்கலாம், மேலும் உறைப்பூச்சு முடிந்ததும் செயலாக்கத்தின் அளவு சிறியதாக இருக்கும். செலவு குறைவாக உள்ளது. அதிவேக அல்லது அதி-அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு தொழில்நுட்பமானது தூளின் உருகும் வடிவம் மற்றும் ஆற்றல் உறிஞ்சுதல் விகிதத்தை மேம்படுத்துகிறது, பொருள் படிவு வீதத்தை அதிகரிக்கிறது மற்றும் அதிக செயல்திறன், குறைபாடு இல்லாத, உயர்-பிணைப்பு வலிமை மற்றும் குறைந்த- நீர்த்தல் வீத உறைப்பூச்சு அடுக்கு, இது பாரம்பரிய லேசர் உறைப்பூச்சுகளை விட மிகவும் சாதகமானது. அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு தயாரிப்பு செயல்முறை எஃகு தண்டு அடி மூலக்கூறில் தகரம்-வெண்கல அலாய் அடுக்கைத் தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது, இது தண்டு ஸ்லீவ் மற்றும் எஃகு இடையே நீண்ட கால குறுக்கீடு பொருத்தத்தால் ஏற்படும் க்ரீப்பால் ஏற்படும் இயங்கும் வட்டங்களின் சிக்கலை தீர்க்கும். அடி மூலக்கூறு. தகரம் வெண்கல அலாய் அடுக்கு தோல்வியடைந்த பிறகு, அதை செயலாக்கி அகற்றி, மறுஉருவாக்கம் செய்து மறுஉருவாக்கம் அடையலாம். தற்போது, ​​எஃகு தண்டு அடி மூலக்கூறுகளில் தகரம் வெண்கலப் பொடியின் அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு குறித்து ஒப்பீட்டளவில் சில ஆய்வுகள் உள்ளன. 12CrMo அலாய் எஃகு அடி மூலக்கூறில் CuSn2Ni42 டின் வெண்கலப் பொடியைப் பூசுவதற்கு அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு தொழில்நுட்பத்தை ஆசிரியர் பயன்படுத்துகிறார், இது பொருளின் மைக்ரோ-கலவை மற்றும் அமைப்பு மற்றும் இரட்டை அடுக்கு உலோகப் பொருளின் மேக்ரோ-பிணைப்பு வலிமையைப் படிக்கிறது. CuSn12Ni2 டின் வெண்கலம் மற்றும் 42CrMo அலாய் ஸ்டீல் அடி மூலக்கூறு உலோகவியல் பிணைப்பை அடைந்துள்ளன என்பதை ஆராய்ச்சி முடிவுகள் காட்டுகின்றன.

2 மாதிரி தயாரிப்பு

பொருளின் பிணைப்பு வலிமையை முழுமையாக ஆய்வு செய்வதற்காக, ஆராய்ச்சி மாதிரிகள் முதலில் தயாரிக்கப்படுகின்றன, இதில் பொருள் குறைபாடுகள் மற்றும் பொருள் பிணைப்பு மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள வேதியியல் கலவையை சோதிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் விமான மாதிரிகள் மற்றும் பொருள் பிணைப்பு வலிமையை சோதிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் வட்ட மாதிரிகள் ஆகியவை அடங்கும்.

2.1 தூள் தயாரிப்பு

அதிக செறிவூட்டப்பட்ட துகள் அளவு, சிறந்த கோள வடிவம் மற்றும் அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சுக்கு பயன்படுத்தப்படும் தூளின் கலவை விநியோகம் மிகவும் சீரானது, தூளின் திரவத்தன்மை சிறந்தது மற்றும் உறைப்பூச்சுக்குப் பிறகு குறைவான குறைபாடுகள், குறிப்பாக பிணைப்புக்கு மேற்பரப்பில், குறைவான குறைபாடுகள் இருக்கும். ஆசிரியரால் பயன்படுத்தப்படும் CuSn12Ni2 டின் வெண்கல தூள் வாயு அணுவாயுத செயல்முறை மூலம் பெறப்படுகிறது. அதிவேக காற்றோட்டத்தைப் பயன்படுத்தி தாமிரக் கலவை திரவத்தை சிறிய துளிகளாக உடைத்து, பின்னர் கோள வடிவ உலோகத் துகள்களை உருவாக்க அதை விரைவாக குளிர்விப்பதே கொள்கை. துகள் அளவு முக்கியமாக 50~150μm இல் குவிந்துள்ளது, மேலும் கோளத்தன்மை நன்றாக உள்ளது, படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. தகரம் வெண்கலப் பொடிக்குள் இருக்கும் உலோகவியல் தானியங்கள் நன்றாக இருக்கும். படம் 2 (அ) பெரும்பாலான சமமான படிகங்களைக் காட்டுகிறது, மேலும் படம் 2 (ஆ) டென்ட்ரைட்டுகளின் ஒரு சிறிய பகுதியைக் காட்டுகிறது. கூடுதலாக, தகரம் வெண்கலப் பொடியின் குறுக்குவெட்டு ஆற்றல் நிறமாலை பகுப்பாய்வு, தாமிரம், தகரம் மற்றும் நிக்கல் உறுப்புகளின் விநியோகம் ஒப்பீட்டளவில் ஒரே மாதிரியாக இருப்பதைக் காட்டுகிறது, மேலும் எந்தப் பிரிவினையும் ஏற்படாது.

2.2 மாதிரி தயாரிப்பு

மாதிரி தயாரிப்பு ஒரு அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு செயல்முறையை ஏற்றுக்கொள்கிறது, இதில் லேசர் உறைப்பூச்சு உபகரணங்களின் ஒளி மூலமானது சுமார் 1.06μm லேசர் அலைநீளம் மற்றும் அதிகபட்ச சக்தி 6kW கொண்ட ஃபைபர் லேசர் ஆகும். ஃபைபர் இணைப்பிலிருந்து லேசர் உமிழப்பட்ட பிறகு, அது ஒரு கோலிமேட்டிங் லென்ஸ் மூலம் இணையான ஒளியாக மாற்றப்படுகிறது, பின்னர் ஒரு புள்ளியில் ஆற்றலை ஒருமுகப்படுத்த ஃபோகசிங் லென்ஸ் மூலம் கவனம் செலுத்துகிறது, மேலும் லேசர் உறைப்பூச்சு செயலாக்கத்தை அடைய ஃபோகஸ்ஸில் உலோகம் உருகுகிறது. கோஆக்சியல் வருடாந்திர வாயு கேரியர் தூளை சமமாக வழங்க பயன்படுகிறது. தூள் விநியோக வாயு ஆர்கான் ஆகும். அதே நேரத்தில், லேசர் உறைப்பூச்சின் போது பொருட்களின் ஆக்சிஜனேற்றத்தைக் குறைக்க ஆர்கான் ஒரு பாதுகாப்பு வாயுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மின் ஆற்றலை ஒளி ஆற்றலாக மாற்றும் செயல்பாட்டில் லேசர் உருவாக்கும் அதிகப்படியான வெப்பத்தை அகற்றவும், வெளிப்புற ஒளியியல் பாதையில் லேசர் கற்றை பிரதிபலிக்கும் லென்ஸால் உறிஞ்சப்படும் வெப்பத்தின் ஒரு பகுதியை அகற்றவும், நீர் குளிரூட்டும் முறை வழங்கப்படுகிறது. லேசர்.

ஆசிரியரின் ஆய்வில் உறைப்பூச்சு அடுக்கின் தடிமன் 1.2மிமீ, உறைப்பூச்சு வேகம் 60~100மிமீ/வி, ஸ்பாட் விட்டம் 2மிமீ, தூள் ஊட்ட அளவு 40~50கிராம்/நிமி, லேசர் சக்தி 4500kW~4800kW.

அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு செயல்முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட விமான மாதிரி படம் 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது, இது CuSn12Ni2 டின் வெண்கலம் மற்றும் 42CrMo அலாய் ஸ்டீல் அடி மூலக்கூறுக்கு அருகில் உள்ள பொருளை வகைப்படுத்தவும் பகுப்பாய்வு செய்யவும் பயன்படுகிறது. குறிப்பிட்ட செயல்பாட்டில், விமான மாதிரியிலிருந்து மாதிரிகளை எடுக்க வேண்டியது அவசியம், பின்னர் உலோகவியல் கட்டமைப்பு பகுப்பாய்வு மற்றும் ஆற்றல் ஸ்பெக்ட்ரம் பகுப்பாய்வுக்கான மாதிரியைத் தயாரிக்கவும். அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு செயல்முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட சாதாரண பிணைப்பு வலிமை சோதனை மாதிரி படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது, இது CuSn12Ni2 டின் வெண்கலம் மற்றும் 42CrMo அலாய் ஸ்டீல் அடி மூலக்கூறுக்கு இடையே உள்ள பிணைப்பு வலிமையை தீர்மானிக்கப் பயன்படுகிறது.

3 அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சுப் பொருட்களின் சிறப்பியல்பு மற்றும் பகுப்பாய்வு

3.1 உலோகவியல் அமைப்பு

மாதிரி உலோகவியல் பகுப்பாய்வுக்கு உட்படுத்தப்பட்டது. பகுப்பாய்வுக் கருவியானது புல நுண்ணோக்கியின் தீவிர ஆழத்தைப் பயன்படுத்தியது. படம் 5 அரிப்புக்கு முன் மாதிரியின் நுண் கட்டமைப்பு உருவ அமைப்பைக் காட்டுகிறது, மேலும் படம் 6 அரிப்புக்குப் பிறகு மாதிரியின் உலோகவியல் அமைப்பைக் காட்டுகிறது. அரிப்பு மாதிரிக்கு பயன்படுத்தப்படும் தீர்வு மூன்று பொருட்களின் கலவையால் ஆனது: 10gFeCl, 6H, 0, 2mL ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலக் கரைசல் 1.16g/mL அடர்த்தி, மற்றும் 98mL எத்தனால் கரைசல் 95% அளவு பின்னம். அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு செயல்முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட CuSn5Ni12 டின் வெண்கலம் இன்னும் சில துளைகளைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் மிகப்பெரிய துளை விட்டம் 2μm என்பதை படம் 97.14 இல் இருந்து காணலாம். அரிப்புக்குப் பிறகு மாதிரியின் உலோகவியல் அமைப்பு முக்கியமாக பிணைப்பு மேற்பரப்புக்கு அருகில் டென்ட்ரைட்டுகளாக இருப்பதை படம் 6 இல் இருந்து காணலாம், மேலும் ஈக்வியாக்ஸ் தானியங்கள் முக்கியமாக CuSn12Ni2 டின் வெண்கலத்தின் மேற்பரப்புக்கு நெருக்கமாக உருவாகின்றன. முக்கிய காரணம் என்னவென்றால், மேற்பரப்பிற்கு நெருக்கமாக, அதிக அளவு சூப்பர் கூலிங், ஈக்வியாக்ஸ் தானியங்களை உருவாக்குவது எளிதானது, மேலும் பிணைப்பு மேற்பரப்புக்கு நெருக்கமாக, சூப்பர் கூலிங் அளவு சிறியது, இது உருவாக்கத்திற்கு மிகவும் உகந்ததாகும். டென்ட்ரைட் தானியங்கள்.

3.2 ஆற்றல் ஸ்பெக்ட்ரம் பகுப்பாய்வு

லேசர் உறைப்பூச்சு செயல்பாட்டின் போது, ​​CuSn12Ni2 டின் வெண்கலத்தில் உள்ள ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு தனிமங்கள் 42CrMo அலாய் ஸ்டீல் மேட்ரிக்ஸில் ஊடுருவி, பிணைப்பு மேற்பரப்புக்கு அருகில் ஒரு உலோகப் பிணைப்பை உருவாக்கும். பிணைப்பு மேற்பரப்பில் ஆற்றல் நிறமாலை பகுப்பாய்வின் நோக்கம் CuSn12Ni2 டின் வெண்கலத்தின் நீர்த்த விகிதம் அதிகமாக இல்லை, எனவே இந்த செயல்முறை தகரம் வெண்கலத்தின் கலவை மற்றும் இயந்திர பண்புகளில் சிறிய விளைவைக் கொண்டிருக்கிறது. நீர்த்த விகிதம் அதிகமாக இல்லாவிட்டாலும், சிறிய அளவிலான தனிமங்கள் அலாய் ஸ்டீல் மேட்ரிக்ஸில் நுழைகின்றன, இது பிணைப்பு மேற்பரப்புக்கு அருகில் உலோகப் பிணைப்பு ஏற்படுவதைக் குறிக்கிறது.

4 பிணைப்பு வலிமை சோதனை

CuSn12Ni2 டின் வெண்கலப் பொருள் 42CrMo அலாய் ஸ்டீல் மேட்ரிக்ஸில் அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு செயல்முறையின் மூலம் அணிந்த பிறகு, அது உராய்வு-குறைக்கும் மற்றும் சறுக்கலின் அணிய-எதிர்ப்பு அடுக்காகப் பயன்படுத்தப்படும்போது அணியுடன் அதிக பிணைப்பு வலிமையைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். தாங்கி. அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு செயல்முறை அளவுருக்களை சரிசெய்வதன் மூலம் இதைப் பெறலாம். தேசிய தரநிலையான GB/T12948-1991 “Bimetallic Bond Strength of Sliding Bearingsக்கான அழிவுகரமான சோதனை முறை”யின்படி பிணைப்பு வலிமை சோதனைக்கான மாதிரிகளை ஆசிரியர் தயாரித்து, பிணைப்பு வலிமை சோதனையை நடத்தினார். CuSn12Ni2 டின் வெண்கலப் பொருளின் மகசூல் வலிமை 140MPa~150MPa, மற்றும் இழுவிசை வலிமை 260MPa~300MPa. மகசூல் வலிமையை விட பிணைப்பு வலிமை குறைவாக இருக்கும்போது, ​​பிணைப்பு மேற்பரப்பில் எலும்பு முறிவு ஏற்படும். மகசூல் வலிமைக்கும் இழுவிசை வலிமைக்கும் இடையே பிணைப்பு வலிமை இருக்கும்போது, ​​பிணைப்பு மேற்பரப்பில் எலும்பு முறிவு ஏற்படும், ஆனால் CuSn12 டின் வெண்கல உடல் ஏற்கனவே விளைந்துவிட்டது. பிணைப்பு வலிமை இழுவிசை வலிமையை விட அதிகமாக இருக்கும் போது, ​​CuSn12Ni2 டின் வெண்கலப் பொருள் உடலில் எலும்பு முறிவு ஏற்படும். சாதாரண பிணைப்பு வலிமை சோதனை படம் 8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது, மற்றும் சோதனை முடிவுகள் படம் 9 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. படம் 9 இல் இருந்து பார்க்க முடியும், சோதனைக்குப் பிறகு இரண்டு மாதிரிகளின் இயல்பான பிணைப்பு வலிமை முறையே 429.5MPa மற்றும் 326.6MPa ஆகும். பொருளின் இழுவிசை வலிமையை விட அதிகமாக உள்ளன, பிணைப்பு மேற்பரப்பின் பிணைப்பு வலிமை CuSn12Ni2 டின் வெண்கலத்தின் இழுவிசை வலிமையை விட அதிகமாக உள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது. படம் 12 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மாதிரியின் முறிவு மேற்பரப்பு CuSn2Ni10 டின் வெண்கல உடல் என்று சோதனையில் அறியப்படுகிறது, இது பிணைப்பு மேற்பரப்பின் பிணைப்பு வலிமை CuSn12Ni2 டின் வெண்கலத்தின் இழுவிசை வலிமையை விட அதிகமாக இருப்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது. பிணைப்பு வலிமை சோதனை முடிவுகள் CuSn12Ni2 டின் வெண்கலம் மற்றும் 42CrMo அலாய் ஸ்டீல் மேட்ரிக்ஸ் ஆகியவை உலோகப் பிணைப்பைக் கொண்டுள்ளன என்பதைக் காட்டுகின்றன.

5 முடிவு

உயர்-வேக லேசர் உறைப்பூச்சு செயல்முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட CuSn12Ni2 டின் வெண்கலம் மற்றும் அலாய் ஸ்டீல் மேட்ரிக்ஸின் பிணைப்பு செயல்திறனை ஆசிரியர் ஆய்வு செய்தார், மேலும் CuSn12Ni2 டின் வெண்கலம் மற்றும் 42CrMo அலாய் ஸ்டீல் மேட்ரிக்ஸ் உலோகப் பிணைப்பை உருவாக்கியது.

பிணைப்பு மேற்பரப்புக்கு அருகில், CuSn12Ni2 டின் வெண்கலம் முக்கியமாக டென்ட்ரைட்டுகள் ஆகும். CuSn12Ni2 டின் வெண்கலத்தின் மேற்பரப்பிற்கு அருகில், சமபங்கு படிகங்கள் முக்கியமாக உள்ளன. பிணைப்பு மேற்பரப்பிற்கு அருகில் உள்ள அண்டர்கூலிங் சிறியதாகவும், மேற்பரப்பில் உள்ள குளிர்ச்சி பெரியதாகவும் இருப்பதை இது குறிக்கிறது.

அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு செயல்முறை மூலம் CuSn12Ni2 டின் வெண்கலத்தின் நீர்த்த விகிதம் மிக அதிகமாக இல்லை, எனவே இந்த செயல்முறை தகரம் வெண்கலத்தின் கலவை மற்றும் இயந்திர பண்புகளில் சிறிய விளைவைக் கொண்டுள்ளது.

அதிவேக லேசர் உறைப்பூச்சு செயல்முறை அளவுருக்கள் பொருத்தமான அளவுருக்களுடன் சரிசெய்யப்படும்போது, ​​பிணைப்பு மேற்பரப்பின் பிணைப்பு வலிமை CuSn12Ni2 டின் வெண்கலத்தின் இழுவிசை வலிமையை விட அதிகமாக இருக்கும்.