Χαρτογράφηση κινούσας δύναμης καθίζησης ενδομεταλλικών ενώσεων στο κραματικό σύστημα A1-Mg-Sc-Zr

Abstract

Η πρόοδος και η ανάπτυξη που σημειώνεται τις τελευταίες δεκαετίες στον τομέα της βιομηχανίας και των σύγχρονων τεχνολογικών εφαρμογών καθιστά επιτακτική την ανάγκη για τον σχεδίασμά νέων κραμάτων με αυξημένη μηχανική αντοχή. Οι επιθυμητές ιδιότητες στα σύγχρονα κράματα προσδίδονται μέσω της πρόβλεψης και της διαμόρφωσης της μικροδομής των μεταλλικών υλικών. Η διαμόρφωση της μικροδομής επιτυγχάνεται μέσω διφορετικών θερμικών, θερμομηχανικών ή θερμοχημικών κατεργασιών που εφαρμόζονται. Στις μέρες μας κρίνεται αναγκαία μία πιο επιστημονική προσέγγιση του σχεδιασμού κραμάτων, καθώς ο παραδοσιακός τρόπος σχεδιασμού με την μέθοδο δοκιμής και σφάλματος καθίσταται ασύμφορος οικονομικά αλλά και εξαιρετικά χρονοβόρος. Η πρόοδος που σημειώνεται σήμερα στον τομέα της φυσικής μεταλλουργίας με την ταυτόχρονη εξέλιξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών, επιτρέπουν την ανάπτυξη μιας σύγχρονης μεθόδου σχεδιασμού νέων υλικών. Ο σχεδιασμός βασίζεται στην αναγνώριση των υποσυστημάτων της μικροδομής, που ελέγχουν τον βέλτιστο συνδυασμό ιδιοτήτων και τον προσδιορισμό των θερμοδυναμικών και κινητικών παραμέτρων, που καθορίζουν τις μεταβολές της μικροδομής κατά την κατεργασία των μετάλλων. Βασικό εργαλείο της μεθόδου, το οποίο χρησιμοποιείται στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, αποτελεί η υπολογιστική θερμοδυναμική. Με τη βοήθεια του Thermocalc, ενός λογισμικού υπολογιστικής θερμοδυναμικής, υπολογίζεται η κινούσα δύναμη καθίζησης ενδομεταλλικών ενώσεων στο κραματικό σύστημα Al-Mg-Sc-Zr. Η καθίζηση μιας δεύτερης φάσης από ένα υπέρκορο στερεό διάλυμμα αποτελεί μια από τις πιο σημαντικές μεθόδους ισχυροποίησης των κραμμάτων αλουμινίου. Κατά συνέπεια η μεγιστοποίηση της κινούσας δύναμης για καθίζηση και η πρόβλεψη της βέλτιστης σύστασης του κραματικού συστήματος που μελετάται, μπορεί να οδηγήσει στην αύξηση της αντοχής του και στην βελτίωση των μηχανικών του ιδιοτήτων.