تحليل جيد للمقالة، وتحليل تفصيلي لكيفية التحكم في الهيكل وأداء التآكل في إزالة الزنك من النحاس الرصاص المصبوب
تتميز سبائك النحاس الرصاص المصبوب بخصائص ميكانيكية جيدة وأداء قطع وتستخدم على نطاق واسع في الأدوات الصحية، ومعدات السباكة، والأدوات، والصمامات الهيدروليكية، وما إلى ذلك. على الرغم من أن نطاق درجة حرارة التبلور لنحاس الرصاص المصبوب صغير، إلا أن قدرة تعبئة القالب قوية، وهي له تأثيرات إزالة الغازات وإزالة الأكسدة للزنك وما إلى ذلك، نظرًا لحقيقة أن النحاس يشكل بسهولة بلورات عمودية خشنة أثناء عملية التصلب وأن هيكل الصب خشن، فمن السهل تسخين الكراك أثناء عملية الصب. يحدث تسرب وظواهر أخرى أثناء الاستخدام مما يؤثر على أدائه. يعد تحسين هيكل النحاس المصبوب أحد الطرق الفعالة لتحسين مقاومة الشقوق الساخنة وكثافتها. في الوقت الحاضر، تعد إضافة المصافي هي الطريقة الرئيسية لتحسين هيكل النحاس المصبوب. تدرس الأدبيات تأثير البورون على تحسين هيكل نحاس الألومنيوم. يمكن أن تؤدي إضافة البورون إلى تحسين الهيكل المصبوب لنحاس الألومنيوم بشكل فعال. تدرس الأدبيات أيضًا الطاقة المتجددة التي يمكنها تحسين الهيكل المصبوب من نحاس الألومنيوم. هناك القليل من الدراسات حول تأثيرات البورون والأتربة النادرة على هيكل وأداء إزالة الزنك من نحاس الرصاص المصبوب. يدرس هذا البحث تأثير معالجات صقل الأتربة النادرة والبورون على بنية المصبوب وخصائص التآكل الناتجة عن إزالة الزنك في نحاس الرصاص المصبوب.
1. اختبار المواد والعمليات
درجة مادة الاختبار هي ZCuZn40Pb2 من نحاس الرصاص، وتركيبها الكيميائي (الجزء الكتلي) هو 36.4% Zn، 1.70% Pb، 0.62%، A1، وتوازن النحاس. أتربة نادرة بنسبة 10% من الطاقة المتجددة. تتم إضافة السبيكة الرئيسية ذات الذكاء الاصطناعي، ويضاف البورون في صورة سبيكة رئيسية بنسبة Cu-4.68%B. يتم وضع بوتقة الجرافيت في فرن مقاومة جيد النوع لصهر السبائك. تتم عملية صهر نحاس الرصاص الاختباري كما يلي: يتم صهر الشحنة، وعندما ترتفع درجة الحرارة إلى 1030 درجة، يتم إضافة البورون ومصافي الأتربة النادرة على التوالي باستخدام طريقة الجرس، وتحريكها بالكامل، وبعد 10 دقائق من الحفاظ على الحرارة ، درجة حرارة التسخين المسبق هي 350 درجة. قضبان الاختبار من النوع المعدني الأيسر والأيمن وعينات الأكواب المستديرة من النوع المعدني. تعد طريقة عينة الكوب المعدني الدائري هي الطريقة الأبسط والأكثر مباشرة لشركات صب سبائك النحاس للتحقق مما إذا كانت عملية الصقل جيدة أم لا. الطريقة المحددة هي صب عينة من الكوب الدائري، وبعد التصلب والقشرة، قم بسكب سائل النحاس غير المتصلب بسرعة في وسط عينة الكوب الدائري للحصول على عينة من الكوب الصدفي بسطح بلوري متصلب. من خلال ملاحظة الخصائص المورفولوجية للسطح البلوري للحكم على تأثير معالجة الصقل. اختبار إزالة الزنك من النحاس الرصاص المصبوب: المحلول المتآكل هو 1٪ CuCl2: المحلول، درجة حرارة المحلول (75 ± 10) درجة، وقت التآكل هو 24 ساعة، بعد اكتمال التآكل، أخرجه ونظفه وجففه وقطعه العينة من المركز، وتحضير عينات الذهب تم استخدام عينات الطور لمراقبة وقياس عمق إزالة الزنك من التآكل باستخدام المجهر لاستكشاف تأثير معالجة الصقل على تآكل إزالة الزنك من نحاس الرصاص المصبوب. اعتماد [PUS. مراقبة البنية المجهرية تحت المجهر الميتالوغرافي PME3. المحلول المسبب للتآكل للأنسجة هو 5 gFeCl3+5 mlHCl+100 ml محلول مائي.
2. نتائج الاختبار والتحليل
2.1 تأثير المصفاة على هيكل النحاس الرصاصي
يوضح الشكل 1 بنية النحاس الرصاصي بدون تكرير ومع تكرير البورون والأتربة النادرة. يمكن ملاحظة أن هيكل قالب النحاس الرصاصي المصبوب بالقالب المعدني غير المكرر يكون خشنًا للغاية (الشكل 1). وفقًا لتحليل مخطط طور النحاس والزنك، يجب أن يكون هيكل الصب طورًا (أبيض) + طورًا (أسود) + طور Pb، ويتم توزيع طور Pb على الطور أو بين الأطوار كجزيئات بسيطة سوداء صغيرة. يتم توزيع المراحل والمراحل الموجودة في الهيكل غير المكرر المصبوب في شرائح طويلة سميكة. بعد معالجة تنقية RE وB، تم تحسين المرحلتين بشكل كبير. بعد معالجة الصقل B، اختفت المراحل الشبيهة باللوح الخشن وتحولت إلى حبيبات قصيرة قشارية أو متساوية المحاور (الشكل 1 ب). بالمقارنة مع الهيكل المصبوب (الشكل 1 ج)، يتم تحسين هيكل الهيكل المعالج كيميائيًا بشكل كبير، وتتغير المراحل من شرائح طويلة سميكة إلى شرائح رفيعة قصيرة. لذلك، بالنسبة لسبائك النحاس المصبوب، يمكن لمعالجات التنقية RE وB أن تحسن بشكل كبير البنية المصبوبة للنحاس المصبوب. في ظل ظروف الاختبار هذه، يكون تأثير تحسين الهيكل لنحاس الرصاص المصبوب المعالج بالبورون أفضل بكثير من تأثير نحاس الرصاص المصبوب المعالج بالبورون. تأثير معالجة صقل الأتربة النادرة.
image.png
2.2 تأثير المصفاة على شكل السطح وبنية عينة الكوب الصدفي
الشكل 2 هو شكل السطح البلوري لعينة الكوب الصدفي قبل وبعد معالجة صقل البورون للنحاس السائل في نفس الفرن. ويمكن ملاحظة أن سطح عينة كوب الصدفة المصبوبة بسائل النحاس غير المكرر خشن (الشكل 2 أ). من منظور كلي، يمكن ملاحظة أن هناك العديد من المطبات الصغيرة غير المستوية على السطح البلوري. يوضح الشكل 3 أ السطح البلوري غير المكرر والمناطق المجاورة له. من البنية التشكلية، يمكن ملاحظة أن بنية السطح الخشن عبارة عن بلورات عمودية خشنة، والنتوءات الصغيرة الخشنة هي التشعبات العمودية المتبقية عند الواجهة السائلة/الصلبة عندما يتصلب سائل النحاس. نظرًا لأن السائل بين التشعبات غير الصلبة قد تم سكبه أثناء الاختبار، لذلك يتم الاحتفاظ بالبلورات العمودية المتكونة في مقدمة السائل بالكامل، وتشكل سطحًا خشنًا. الشكل 2 ب هو سطح عينة كأس القشرة المكررة من البورون. بالمقارنة مع السطح غير المكرر، فإن السطح أملس ولا يحتوي على نتوءات خشنة وصغيرة. يظهر هيكل المجهر الضوئي السطحي في الشكل 3 ب. سطح البلورة غير مستو، ولكن سطح البلورة أملس. يُظهر هيكل السطح البلوري الأملس تبلورًا متساويًا، وبالتالي فإن معالجة الصقل يمكن أن تغير هيكل التصلب لنحاس الرصاص المصبوب.
image.png
image.png
2.3 تأثير معالجة الصقل على أداء إزالة الزنك من النحاس المصبوب
يوضح الشكل 4 تأثير معالجة الصقل على عمق إزالة الزنك من نحاس الرصاص المصبوب. بسبب تآكل إزالة الزنك، يختلف هيكل السطح عن الطبقة البيضاء بالداخل. وذلك لأنه في البيئة المسببة للتآكل، يتآكل الزنك الموجود على السطح، وينخفض التركيز، وتتناقص المرحلة الغنية بالزنك (المرحلة) في الهيكل، وتزداد الطور، مما يؤدي إلى بنية واضحة. اختلاف. عمق إزالة الزنك من النحاس الرصاص غير المكرر كبير نسبيا (الشكل 4A). متوسط عمق طبقة إزالة الزنك من النحاس الرصاصي هو 17000 ميكرون، متبوعًا بالقياس الكمي لطبقة إزالة الزنك. عمق طبقة إزالة الزنك من المعالجة المكررة للأتربة النادرة هو الثاني (الشكل 4 ب). متوسط عمق طبقة الزنك هو 132.2um. عمق طبقة إزالة الزنك المعالجة بصقل البورون هو الأصغر (الشكل 4ج). يبلغ متوسط عمق طبقة إزالة الزنك 57.2 ميكرون فقط من خلال القياس الكمي. وهذا يدل على أن معالجة الصقل يمكن أن تمنع بشكل فعال تآكل إزالة الزنك من النحاس المصبوب أثناء تحسين الهيكل المصبوب. على وجه الخصوص، تأثير معالجة صقل البورون على تثبيط تآكل إزالة الزنك للنحاس المصبوب أكثر وضوحًا. فيما يتعلق بآلية إزالة الزنك من تآكل النحاس الرصاص، هناك حاليًا آليتان رئيسيتان: إحداهما هي الذوبان. قد تكون آلية إعادة الترسيب وآلية الذوبان التفضيلي للزنك في بعض الأحيان نتيجة للعمل المشترك بين الاثنين. تعتقد آلية الذوبان التفضيلي للزنك أنه أثناء عملية تآكل النحاس، يتم إذابة الزنك الموجود على سطح السبائك بشكل تفضيلي من النحاس، مما يولد شواغر مزدوجة. تنتشر الشواغر المزدوجة في داخل السبيكة، وتنتشر مكونات سبائك الزنك على السطح حتى تذوب. تذوب. تعتقد آلية إعادة الترسيب أن تآكل إزالة الزنك من النحاس يتضمن احتمالين: الأول هو أن النحاس والزنك يذوبان على الأنود في نفس الوقت. عندما تصل أيونات النحاس الموجودة في المحلول إلى تركيز معين، تتحول أيونات النحاس إلى نحاس معدني وتترسب على السطح. كاثود إضافي لتسريع تحلل الزنك في السبيكة؛ والآخر هو أنه خلال فترة زمنية قصيرة في البداية، يذوب الزنك بشكل تفضيلي في المحلول. عندما يصبح انتشار الزنك صعبًا، سوف يذوب النحاس والزنك في نفس الوقت، مصحوبًا بالترسيب الخلفي للنحاس. . معالجة تكرير البورون يمكن أن تمنع إزالة الزنك من النحاس، ويرجع ذلك أساسًا إلى إضافة البورون إلى نحاس الرصاص ZCuZn40Pb2، والذي يمكن أن يملأ حدود الحبوب والشواغر المزدوجة، ويزيد من قوة الترابط هناك، ويعوق هجرة حدود الحبوب والشواغر المزدوجة. القناة، مما يقلل من سرعة انتقال الزنك، وبالتالي تقليل معدل التآكل لنحاس الرصاص ZCuzn40Pb2. معالجة الصقل RE يمكن أن تقضي على الشوائب الموجودة في مصفوفة النحاس. عندما يحتوي نحاس الرصاص ZCuZn40Pb2 على عناصر شوائب مثل O وS، يكون فرق جهد القطب بينها وبين المصفوفة كبيرًا، مما يشكل بطارية أولية ويسرع التآكل. يمكن أن تتفاعل الأتربة النادرة مع O وS وعناصر الشوائب الأخرى. تولد S نقطة انصهار عالية ومركبات أرضية نادرة منخفضة الكثافة [81]، والتي تطفو بسهولة في الخبث، وبالتالي تنقية المصفوفة وتقليل معدل التآكل. عند إضافة أتربة نادرة إلى النحاس، سيتم تشكيل طبقة رقيقة وكثيفة للغاية من أكاسيد الأتربة النادرة على السطح. يمكنه منع انتشار ذرات الزنك والنحاس في المحلول، وتقليل معدل الذوبان، وبالتالي تأخير التآكل وتحسين أداء تآكل إزالة الزنك للسبائك.
image.png
3 - الخلاصة
(1) يمكن أن تعمل معالجة الصقل RE أو B على تحسين البنية المصبوبة لـ ZCuZn40Pb2. يمكن أن تؤدي معالجة الصقل إلى تغيير البنية السميكة الطويلة للنحاس إلى شرائح رفيعة قصيرة أو بنية بلورية متساوية المحاور. إن تأثير التكرير لمعاملة التكرير B أفضل من تأثير إضافة معالجة تكرير الأتربة النادرة. معالجة الصقل يمكن أن تغير سطح عينة الكوب الصدفي من خشن إلى أملس. هيكل الطبقة السطحية الخشنة عبارة عن بلورات عمودية، وبنية الطبقة السطحية الملساء عبارة عن بلورات متساوية المحاور.
(2) معالجة الصقل RE أو B لسبائك ZCuZn40Pb2 يمكن أن تمنع تآكل إزالة الزنك من النحاس المصبوب. يعد أداء تثبيط إزالة الزنك في معالجة صقل B أكثر وضوحًا من أداء معالجة صقل الطاقة المتجددة.
