پولات ئاليۇمىن لازېرلىق كەپشەرلەنگەن تۇتاشتۇرۇشلاردا ئېنېرگىيە تەڭشىگىلى بولىدىغان ھالقىسىمان نۇقتىلىق لازېرنىڭ مېتاللار ئارا بىرىكمىلەرنىڭ شەكىللىنىشى ۋە مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتىگە تەسىرى.

پولاتنى ئاليۇمىنغا ئۇلىغاندا، ئۇلىنىش جەريانىدا Fe ۋە Al ئاتوملىرى ئوتتۇرىسىدىكى رېئاكسىيە مۇرتقا ئارىلىق مېتال بىرىكمىلىرىنى (IMC) ھاسىل قىلىدۇ. بۇ IMC لارنىڭ مەۋجۇتلۇقى ئۇلىنىشنىڭ مېخانىكىلىق كۈچىنى چەكلەيدۇ، شۇڭا بۇ بىرىكمىلەرنىڭ مىقدارىنى كونترول قىلىش كېرەك. IMC لارنىڭ شەكىللىنىشىنىڭ سەۋەبى، Fe نىڭ Al دىكى ئېرىشچانلىقىنىڭ ناچار بولۇشىدۇر. ئەگەر ئۇ بەلگىلىك مىقداردىن ئېشىپ كەتسە، كەپشەرلەشنىڭ مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتىگە تەسىر كۆرسىتىشى مۇمكىن. IMC لارنىڭ قاتتىقلىقى، چەكلىك ئېلاستىكىلىقى ۋە چىدامچانلىقى، شۇنداقلا مورفولوگىيەلىك ئالاھىدىلىكلىرى قاتارلىق ئۆزگىچە خۇسۇسىيەتلىرى بار. تەتقىقاتلاردا باشقا IMC لارغا سېلىشتۇرغاندا، Fe2Al5 IMC قەۋىتى ئەڭ مۇرتقا ئارىلىق بىرىكمىسى دەپ قارىلىدۇ (11.8± 1.8 GPa) IMC باسقۇچى بولۇپ، كەپشەرلەش مەغلۇبىيىتى سەۋەبىدىن مېخانىكىلىق خۇسۇسىيەتنىڭ تۆۋەنلىشىنىڭ ئاساسلىق سەۋەبى. بۇ ماقالە تەڭشىگىلى بولىدىغان ھالقا ھالىتىدىكى لازېر ئارقىلىق IF پولات ۋە 1050 ئاليۇمىننىڭ يىراقتىن لازېرلىق كەپشەرلەش جەريانىنى تەكشۈرىدۇ، ھەمدە لازېر نۇرى شەكلىنىڭ مېتاللار ئارا بىرىكمىلەرنىڭ شەكىللىنىشى ۋە مېخانىكىلىق خۇسۇسىيەتلەرگە بولغان تەسىرىنى چوڭقۇر تەكشۈرىدۇ. يادرو/ھالقا قۇۋۋەت نىسبىتىنى تەڭشەش ئارقىلىق، ئۆتكۈزۈش ھالىتىدە، يادرو/ھالقا قۇۋۋەت نىسبىتى 0.2 بولسا، كەپشەرلەش يۈزىنىڭ باغلىنىش يۈز كۆلىمىنى ياخشىلىغىلى ۋە Fe2Al5 IMC نىڭ قېلىنلىقىنى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئازايتقىلى، شۇنىڭ بىلەن بىرىكمىنىڭ قىرقىش كۈچىنى ئاشۇرغىلى بولىدىغانلىقى بايقالدى.

بۇ ماقالىدە، IF پولات ۋە 1050 ئاليۇمىننى يىراقتىن لازېرلىق كەپشەرلەش جەريانىدا، تەڭشىگىلى بولىدىغان ھالقىسىمان لازېرنىڭ مېتاللار ئارا بىرىكمىلەرنىڭ شەكىللىنىشى ۋە مېخانىكىلىق خۇسۇسىيەتلەرگە بولغان تەسىرى تونۇشتۇرۇلىدۇ. تەتقىقات نەتىجىلىرىدىن مەلۇم بولۇشىچە، ئۆتكۈزۈش ھالىتىدە، ئۆزەك/ھالقىلىق كۈچ نىسبىتى 0.2 بولسا، چوڭراق كەپشەرلەش يۈزى باغلىنىش كۆلىمىنى تەمىنلەيدۇ، بۇ ئەڭ چوڭ قىرقىش كۈچى 97.6 N/mm2 (بىرىكمە ئۈنۈمى 71%) بىلەن ئەكس ئەتتۈرۈلىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، كۈچ نىسبىتى 1 دىن چوڭ بولغان گاۋس نۇرلىرىغا سېلىشتۇرغاندا، بۇ Fe2Al5 ئارىسى مېتال بىرىكمىسى (IMC) نىڭ قېلىنلىقىنى %62، ئومۇمىي IMC قېلىنلىقىنى %40 تۆۋەنلىتىدۇ. تۆشۈك ھالىتىدە، ئۆتكۈزۈش ھالىتىگە سېلىشتۇرغاندا يېرىقلار ۋە تۆۋەن قىرقىش كۈچى كۆزىتىلدى. شۇنىڭغا دىققەت قىلىشقا ئەرزىيدۇكى، ئۆزەك/ھالقىلىق كۈچ نىسبىتى 0.5 بولغاندا، كەپشەرلەش تىكىشىدە دانچە رەڭگىنىڭ كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ياخشىلىنىشى كۆزىتىلدى.

r=0 بولغاندا، پەقەت ھالقىسىمان توك ھاسىل بولىدۇ، r=1 بولغاندا، پەقەت يادروسى توك ھاسىل بولىدۇ.

گاۋس نۇرى بىلەن ھالقىسىمان نۇر ئوتتۇرىسىدىكى قۇۋۋەت نىسبىتى r نىڭ سىخېماتىك دىئاگراممىسى

(a) كەپشەرلەش ئۈسكۈنىسى؛ (b) كەپشەرلەش پىروفىلىنىڭ چوڭقۇرلۇقى ۋە كەڭلىكى؛ (c) ئۈلگە ۋە ئۈسكۈنە تەڭشەكلىرىنى كۆرسىتىشنىڭ سىخېما دىئاگراممىسى.

MC سىنىقى: پەقەت گاۋس نۇرى ئاستىدا، كەپشەرلەش تىكىشى دەسلەپتە سايىز ئۆتكۈزۈش ھالىتىدە بولىدۇ (ID 1 ۋە 2)، ئاندىن قىسمەن تېشىپ كىرىدىغان قۇلۇپلاش ھالىتىگە (ID 3-5) ئۆتىدۇ، روشەن يېرىقلار پەيدا بولىدۇ. ھالقىنىڭ قۇۋۋىتى 0 دىن 1000 W غىچە ئاشقاندا، ID 7 دە روشەن يېرىقلار يوق، تۆمۈرنىڭ قويۇقلۇقى نىسبەتەن كىچىك بولىدۇ. ھالقىنىڭ قۇۋۋىتى 2000 ۋە 2500 W غىچە ئاشقاندا (ID 9 ۋە 10)، مول تۆمۈر رايونىنىڭ چوڭقۇرلۇقى ئاشىدۇ. 2500w ھالقىنىڭ قۇۋۋىتىدە (ID 10) ھەددىدىن زىيادە يېرىلىش كۆرۈلىدۇ.

MR سىنىقى: يادرو قۇۋۋىتى 500 دىن 1000 W غىچە بولغاندا (ID 11 ۋە 12)، كەپشەرلەش تىكىشى ئۆتكۈزۈش ھالىتىدە بولىدۇ؛ ID 12 بىلەن ID 7 نى سېلىشتۇرغاندا، ئومۇمىي قۇۋۋەت (6000w) ئوخشاش بولسىمۇ، ID 7 قۇلۇپ تۆشۈك ھالىتىنى قوللىنىدۇ. بۇنىڭ سەۋەبى، ئاساسلىق ھالقىنىڭ ئالاھىدىلىكى (r=0.2) سەۋەبىدىن ID 12 دە قۇۋۋەت زىچلىقىنىڭ كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە تۆۋەنلىشىدۇر. ئومۇمىي قۇۋۋەت 7500 W غا (ID 15) يەتكەندە، تولۇق سىڭىپ كىرىش ھالىتىگە ئېرىشكىلى بولىدۇ، ھەمدە ID 7 دە ئىشلىتىلگەن 6000 W غا سېلىشتۇرغاندا، تولۇق سىڭىپ كىرىش ھالىتىنىڭ قۇۋۋىتى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئاشىدۇ.

IC سىنىقى: 1500w يادرو قۇۋۋىتى ۋە 3000w ۋە 3500w ھالقىسى قۇۋۋىتىدە ئۆتكۈزۈش ھالىتى (ID 16 ۋە 17) قولغا كەلتۈرۈلدى. يادرو قۇۋۋىتى 3000w بولغاندا ۋە ھالقىسى قۇۋۋىتى 1500w ۋە 2500w ئارىسىدا بولغاندا (ID 19-20)، مول تۆمۈر بىلەن مول ئاليۇمىننىڭ چېگرىسىدا روشەن يېرىقلار پەيدا بولۇپ، يەرلىك سىڭىپ كىرىدىغان كىچىك تۆشۈك شەكلىنى ھاسىل قىلىدۇ. ھالقىسى قۇۋۋىتى 3000 ۋە 3500w بولغاندا (ID 21 ۋە 22)، تولۇق سىڭىپ كىرىدىغان ئاچقۇچ تۆشۈك ھالىتىگە ئېرىشىڭ.

ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ ئاستىدىكى ھەر بىر كەپشەرلەش بەلگىسىنىڭ ۋەكىللىك كېسىشمە رەسىملىرى

4-رەسىم. (a) كەپشەرلەش سىنىقىدىكى ئەڭ ئاخىرقى تارتىش كۈچى (UTS) بىلەن قۇۋۋەت نىسبىتى ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت؛ (b) بارلىق كەپشەرلەش سىنىقىنىڭ ئومۇمىي قۇۋۋىتى.

5-رەسىم. (a) تەرەپ نىسبىتى بىلەن UTS ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت؛ (b) كېڭەيتىش ۋە كىرىش چوڭقۇرلۇقى بىلەن UTS ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت؛ (c) بارلىق كەپشەرلەش سىنىقىنىڭ قۇۋۋەت زىچلىقى.

6-رەسىم. (ac) ۋىكېرس مىكرو قاتتىقلىق چۆكۈش سىزىقى خەرىتىسى؛ (df) ۋەكىللىك ئۆتكۈزۈش ھالىتىدىكى كەپشەرلەشكە ماس كېلىدىغان SEM-EDS خىمىيىلىك سپېكتىرى؛ (g) پولات بىلەن ئاليۇمىن ئوتتۇرىسىدىكى چېگرا سىزىقىنىڭ سىخېماتىك دىئاگراممىسى؛ (h) ئۆتكۈزۈش ھالىتىدىكى كەپشەرلەرنىڭ Fe2Al5 ۋە ئومۇمىي IMC قېلىنلىقى

7-رەسىم. (ac) ۋىكېرس مىكرو قاتتىقلىقنىڭ چۆكۈش سىزىقى خەرىتىسى؛ (df) ۋەكىللىك يەرلىك سىڭىپ كىرىش تۆشۈك ھالىتىدىكى كەپشەرلەشكە ماس كېلىدىغان SEM-EDS خىمىيىلىك سپېكتىرى

8-رەسىم. (ac) ۋىكېرس مىكرو قاتتىقلىقنىڭ چۆكۈش سىزىقى خەرىتىسى؛ (df) ۋەكىللىك تولۇق سىڭىپ كىرىش تۆشۈك ھالىتىدىكى كەپشەرلەش ئۈچۈن ماس كېلىدىغان SEM-EDS خىمىيىلىك سپېكتىرى

9-رەسىم. EBSD دىئاگراممىسى تولۇق سىڭىپ كىرىش تۆشۈك ھالىتى سىنىقىدىكى تۆمۈرگە باي رايوننىڭ (ئۈستۈنكى تاختا) دانچە چوڭلۇقىنى كۆرسىتىدۇ، ھەمدە دانچە چوڭلۇقىنىڭ تەقسىملىنىشىنى مىقدارلاشتۇرىدۇ.

10-رەسىم. مول تۆمۈر بىلەن مول ئاليۇمىن ئوتتۇرىسىدىكى چەكمە سىزىقنىڭ SEM-EDS سپېكتىرى

بۇ تەتقىقات IF پولات-1050 ئاليۇمىن قېتىشمىسىدىن ياسالغان ئوخشاش بولمىغان پەيۋەندلەنگەن ئۇلىنىشلاردا ARM لازېرىنىڭ IMC نىڭ شەكىللىنىشى، مىكرو قۇرۇلمىسى ۋە مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتىگە بولغان تەسىرىنى تەكشۈردى. بۇ تەتقىقاتتا ئۈچ خىل پەيۋەندلەش ھالىتى (ئۆتكۈزۈش ھالىتى، يەرلىك سىڭىپ كىرىش ھالىتى ۋە تولۇق سىڭىپ كىرىش ھالىتى) ۋە تاللانغان ئۈچ خىل لازېر نۇرى شەكلى (گاۋس نۇرى، ھالقىسىمان نۇر ۋە گاۋس ھالقىسىمان نۇر) كۆزدە تۇتۇلغان. تەتقىقات نەتىجىلىرىدىن مەلۇم بولۇشىچە، گاۋس نۇرى ۋە ھالقىسىمان نۇرنىڭ مۇۋاپىق قۇۋۋەت نىسبىتىنى تاللاش ئىچكى مودېل كاربوننىڭ شەكىللىنىشى ۋە مىكرو قۇرۇلمىسىنى كونترول قىلىشنىڭ ئاچقۇچلۇق پارامېتىرى بولۇپ، شۇ ئارقىلىق پەيۋەندلەشنىڭ مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتىنى ئەڭ چوڭ چەككە يەتكۈزىدۇ. ئۆتكۈزۈش ھالىتىدە، قۇۋۋەت نىسبىتى 0.2 بولغان ئايلانما نۇر ئەڭ ياخشى پەيۋەندلەش كۈچىنى تەمىنلەيدۇ (قوشۇمچە ئۈنۈمى %71). تۆشۈك ھالىتىدە، گاۋس نۇرى پەيۋەندلەش چوڭقۇرلۇقى ۋە يۇقىرى تەرەپ نىسبىتىنى ھاسىل قىلىدۇ، ئەمما پەيۋەندلەش كۈچلۈكلۈكى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە تۆۋەنلەيدۇ. قۇۋۋەت نىسبىتى 0.5 بولغان ھالقىسىمان نۇر پەيۋەندلەش تىكىشىدىكى پولات يان دانچىلىرىنىڭ سۈپىتىگە زور تەسىر كۆرسىتىدۇ. بۇنىڭ سەۋەبى، ھالقىسىمان نۇرنىڭ تۆۋەن چوققا تېمپېراتۇرىسى سوۋۇتۇش سۈرئىتىنىڭ تېزلىشىشى ۋە Al ئېرىتكۈچى ماددىلارنىڭ كەپشەرلەش تىكىشىنىڭ ئۈستۈنكى قىسمىغا يۆتكىلىشىنىڭ دانچە قۇرۇلمىسىغا بولغان ئۆسۈشنى چەكلەش تەسىرىدىن كېلىپ چىقىدۇ. Vickers مىكرو قاتتىقلىقى بىلەن Thermo Calc نىڭ باسقۇچ ھەجىم نىسبىتىنى مۆلچەرلىشى ئوتتۇرىسىدا كۈچلۈك مۇناسىۋەت بار. Fe4Al13 نىڭ ھەجىم نىسبىتى قانچە چوڭ بولسا، مىكرو قاتتىقلىق شۇنچە يۇقىرى بولىدۇ.