国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术
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| GIRISHA.H.N1,K.V.SHARMA2 大学机械工程系研究学者Visvesvaraya工程学院,班加罗尔,印度卡纳塔克邦1 大学机械工程系教授Visvesvaraya工程学院,班加罗尔,印度卡纳塔克邦2 |
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当前的研究获得单个过程的贡献因素和最优因素对于硬度和ut, Al-Cu-Mg合金的热处理工艺,每一个因素如Mg内容,溶液温度、老化温度和pre-aging时间,分别有三个水平。标准实验布局3水平正交数组L9 (OA)被认为是。之间的相互作用被忽视的参数。Solutionization进行在一个温度高到足以把溶液中的合金元素,获得过饱和固溶体,,在铜和镁的情况下,通常是在510到550°C。这是通常所知的“解决方案”的温度。近年来,各种汽车车身面板部分的形成往往涉及不同的应用温度170°C, 180°C和190°C的老化从而影响合金的老化特性。田口方法强调信噪比,而不是简单的平均输出。方差分析是用来调查每个工艺参数对输出响应的贡献比例。结果表明,参数如%镁加法和老化时间对力学性能有重大影响
关键字 |
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| Al-Cu-Mg合金、老化、硬度、ut、田口方法和方差分析 | ||||||||
介绍 |
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| 铝的一个缺点是它缺乏的优点在于其纯形式。为了解决这个问题,保护铝低密度和轻量级的其他元素被添加到金属销混乱减少延性但增加力量。用这种方法有些铝合金可以像钢铁一样坚强。添加不同元素达到效果略有不同,但几乎所有合金都比原来的铝金属。添加铜铝增加铝的强度和硬度,也使热治疗。这些铜2 xxx。或者添加镁导致抗拉强度增加,抗海洋腐蚀和减轻焊接可能发生。镁的存在提高了应变、淬透性和增强了材料强度固溶体[1]。化学成分和热处理机械性能产生重要的影响。的大多数应用热处理合金是一个解治疗后的时效硬化所需的降水Al2Cu硬化组成。 Solution heat treatment is particularly suitable for alloys with high magnesium content in order to promote the formation of the important strengthening precipitate, Mg2Si [2]. The aim of age-hardening is to produce a large number of fine precipitates in the aluminium grains. These interfere with the movement of dislocations when the metal yields. This has the effect of increasing the strength of the alloy. The heat treatment used to produce the precipitates involves a high temperature solution treatment, quenching and then ageing. From the phase diagram for the pure aluminium-copper binary system, it can be seen that the solubility of copper in aluminium increases with increasing temperature up to the eutectic temperature of about 550°C. The equilibrium microstructure below the eutectic temperature is a two-phase mixture of aluminium and the Al2Cu intermetallic phase. The initial solution heat treatment aims to obtain the maximum possible concentration of copper in solution. Rapid quenching from the solution temperature prevents the kinetically slow precipitation, forming a highly supersaturated solid solution of copper. Rapid quenching also preserves the large number density of vacancies in the aluminium lattice from the high solution temperature. This increases copper diffusion rates at low temperature and accelerates ageing. Care must be taken with commercial alloys where the additional alloying elements reduce the eutectic temperature. This reduces the maximum solution heat treatment temperature since heating above the eutectic temperature causes the growth of a brittle intergranular eutectic. The Taguchi method is a powerful tool for designing high quality systems based on orthogonal array experiments that provide much-reduced variance for experiments with an optimum setting of process control parameters [13-15]. The method has also been widely used in engineering analysis to optimize performance characteristics through design parameter settings. | ||||||||
二世。实验的细节 |
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| 调查材料包括铝和铜作为主要成分是镁的主要添加0 - 2 wt % 0.5 wt %的不同步骤。 | ||||||||
| 答:合金制备 | ||||||||
| 实验合金都是由液体冶金路线使用纯铝(99.8%)、电解铜(99.9%),和镁。作品被融化在一个电阻炉,使用石墨坩埚。熔融金属被注入永久圆柱形死于直径25毫米200毫米长。模具预热2000 c。合金的成分决定使用光学发射光谱仪。实验工作分为两个阶段。第一阶段包括样品制备,如熔化、铸造和热处理老化aluminum-copper-magnesium样品与不同组成的系统。第二阶段包括机械特性如硬度、极限抗拉强度和优化的结果利用田口方法和方差分析技术。 | ||||||||
| b .机械测试 | ||||||||
| 机械测试进行了拉伸和硬度等按照ASTM标准。在目前的研究中,进行了拉伸试验使用一个标准的40吨容量伺服液压万能试验机UTES-40的模型。在环境温度进行了测试,按照ASTM A370标准。三个样本测试和极限抗拉强度的平均值报告。在目前的研究中,试样的硬度是衡量使用标准布氏硬度测试机。硬度测试是按照ASTM E10汽油标准进行的。三个读数为每个标本被在不同的位置,以避免可能的任何合金元素偏析的影响,平均价值被认为是。 | ||||||||
| c .田口方法 | ||||||||
| 田口方法强调信噪比,而不是简单的平均输出。因为为了实现鲁棒性,我们必须考虑标准偏差,而不是把我们的决定仅仅是建立在平均水平。更高更好的质量特性,用于这种类型的信噪比计算响应根据情商。(1) | ||||||||
信噪比(S / N在db) |
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地点:dB的单位信噪比(分贝),平均值和 实验值和标准偏差的第i个质量特性。标准实验布局3级OA L9(34)因素对于这种情况列出和表1和图3所示。 |
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| d .方差分析 | ||||||||
| 方差分析(方差分析)是一个功能强大的分析工具用于识别重要的每个参数对输出响应。方差分析表的研究对于一个给定的分析有助于控制工艺参数。一款统计软件15在方差分析软件用于识别各种术语。表2和图4显示了为生产硬度和方差分析。每个参数的方差分析表显示效应个体效应和交互每个参数对输出响应的影响。在方差分析表,Mg内容(A),老化时间(B),同质临时(C)和老龄化临时(D)。 | ||||||||
| 答:Mg和热处理参数对硬度的优化 | ||||||||
| 表1显示了硬度的变化与Mg,热处理参数对不同老化温度和时间。硬度变化趋势与老化温度和时间将增加减少。老化温度、170°C的更好pre-aging参数。衰老在170°C,以增加其硬度随着时间的推移,也会增加主要是铝合金的,没有超龄的现象,因此有较高的合金在这个温度稳定。然而,在这项研究中,整个热处理过程不是一个单级时效处理加上老化的温度和时间。因此,当老化温度和时间的增加,硬度会遵循这一趋势。 | ||||||||
| 个别参数平均硬度值的影响图1所示。可以计算的平均硬度(Ai + Aj + Ak) / 3我,j和k参数的水平,平均响应的范围如表1所示,在每个实验因素的三个层次,是:Mg内容(A),老化时间(B),同质临时(C)和老龄化临时(D)。从图中观察到的是最好的参数是A3 (1.5 wt %), B3(5小时),C2 (530°C)和D1 (170°C)。 | ||||||||
| b .实现硬度的方差分析 | ||||||||
| 表2显示了工艺参数选择的(因素)Al-Cu-Mg合金的发展。三个层次是为每个参数指定。表2显示了方差分析Al-Cu-Mg合金的硬度。 | ||||||||
| 从表2的值和因素水平,发现差异和%的平方和贡献如表所示,可以看到,第三个层次的因素(一)给最高的总和(即A3, 1.5 wt.毫克%)。最高的总和(B)的因素是在第三个层面(例如B3, 5小时的老化时间),最高求和因子(C)在二级(我。e C2溶液温度为530°C)和最高的总和(D)的因素是在第一级(例如D1, 170°C老化温度)。这些结果证明了田口方法的成功的预测最优参数较高的硬度。 | ||||||||
| 田口和信噪比的方法用于确定最优工艺参数,减少实验的数量来确定Al-Cu-Mg合金表面的硬度进行卓有成效的被发现。了解工艺参数采用方差分析方法的影响。镁比例增加了硬度为55.67%,老龄化导致硬度为32.24%,持续时间和溶液温度导致硬度为8.18%和老化温度的贡献2.91%。从分析很明显,体积分数的镁是提高硬度的主要因素。 | ||||||||
| c Mg和热处理参数对ut的优化 | ||||||||
| 表3显示了不同的生产Mg,热处理参数对不同老化温度和时间。ut,变化趋势与老化温度和时间将增加减少。老化温度、170°C的更好pre-aging参数。在170°C,以增加其衰老过程ut,随着时间的推移,也会增加主要是铝合金的,没有超龄的现象,因此有较高的合金在这个温度稳定。然而,在这项研究中,整个热处理过程不是一个单级时效处理加上老化的温度和时间。因此,当老化温度和时间的增加,生产将遵循这一趋势。 | ||||||||
| 个人的影响参数平均ut值图3所示。ut,可以计算的平均值(Ai + Aj + Ak) / 3我,j和k参数的水平,平均响应的范围表3所示,在每个实验因素的三个层次,是:Mg内容(A),老化时间(B),同质临时(C)和老龄化临时(D)。从图中观察到的是最好的参数是A3 (1.5 wt %), B3(5小时),C2 (530°C)和D3 (190°C)。 | ||||||||
| d .实现生产的方差分析 | ||||||||
| 表4显示了工艺参数(因素),选择Al-Cu-Mg合金的发展。三个层次是为每个参数指定。表4显示了方差分析Al-Cu-Mg合金的生产。 | ||||||||
| 从表4的值和因素水平,发现差异和%的平方和贡献如表所示,可以看到,第三个层次的因素(一)给最高的总和(即A3, 1.5 wt.毫克%)。最高的总和(B)的因素是在第三个层面(例如B3, 5小时的老化时间),最高求和因子(C)在二级(我。e C2溶液温度为530°C)和最高的总和(D)的因素是在第一级(例如D3, 190°C老化温度)。这些结果已经证明了田口方法的成功预测最优参数的更高的生产。 | ||||||||
| 田口和信噪比的方法用于确定最优工艺参数,减少实验的数量进行确定UTS Al-Cu-Mg合金表面被发现富有成果。了解工艺参数采用方差分析方法的影响。从图4中,很明显,镁比例增加导致UTS是72.25%,老化时间导致UTS是22.65%,溶液温度导致生产和老化温度4.56%贡献0.54%。从分析很明显,体积分数的镁生产是提高的主要因素。 | ||||||||
四。结论 |
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| 田口稳健设计方法可用于分析最优热处理参数对铝铜镁合金中描述。当前的研究中,从田口方法分析观察,硬度值优化1.5%毫克,5300 c hr老化时间,溶液温度和老化温度1700 c。UTS值优化1.5%毫克,5300 c hr老化时间,溶液温度和老化温度1900 c。方差分析技术很明显,%镁导致硬度为55.67%,老化时间贡献32.24%,溶解温度导致硬度为8.18%和老化温度的贡献2.91%。从分析很明显,体积分数的镁是提高硬度的主要因素。UTS也观察到,毫克%贡献72.25%,老化时间导致UTS是22.65%,溶液温度导致生产4.56%,老化温度的贡献0.54%。从分析很明显,体积分数的镁生产是提高的主要因素。 | ||||||||
表乍一看 |
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数据乍一看 |
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引用 |
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