Zlitine aluminija in litija (Al-Li) predstavljajo pomemben napredek v znanosti o materialih, in so posebej primerne za uporabo ali aplikacije v vesolju zaradi svojih izjemnih lastnosti. Dodatek litija zmanjša gostoto Al-zlitine in izboljša mehanske lastnosti, čeprav predstavlja izziv zaradi visoke reaktivnosti s kisikom in drugimi elementi, kar zahteva strog nadzor nad pogoji izdelave in obdelave. Od leta 1940 so se zlitine Al-Li razvile skozi tri generacije. Prva generacija se je osredotočala na zmanjšanje teže in povečanje trdnosti s pomočjo izločkov δ' (Al₃Li). Pir naslednji generaciji so izboljšali mehanske lastnosti. Zadnja generacija te zlitine ima optimirane Lastnosti za posebne aplikacije v vesolju, pri čemer se osredotoča na proizvodnost, okoljsko stabilnost in zmogljivost v ekstremnih pogojih.
Preiskave zlitin Al-Li druge generacije so pokazale težave s plinsko poroznostjo pri ulivanju kompleksnih oblik, kar so uspešno omilili z grafitnimi premazi. Strukturno dobri ulitki so bili izdelani z uporabo kovinskih in grafitnih form ali peščenih sistemov na osnovi organskega veziva brez termične obdelave. Zlitine Al-Li-Mg in Al-Li-Cu-Mg z 2,5 mas. % Li imajo ugodno livnost in trdnost.
Na mehanske lastnosti zlitin Al-Li vplivajo vrsta, velikost, prostorninski delež in porazdelitev izločkov znotraj zrn in na mejah zrn. Primarna faza utrjevanja je δ' (Al₃Li), z dodatnim utrjevanjem z izločki θ' (Al2Cu), T1 (Al2CuLi) in S (Al2CuMg). Cirkonij preprečuje rekristalizacijo matrice preko izločanja delcev faze β' (Al3Zr). Pri zlitinah tretje generacije so izboljšali korozijsko odpornost in težave z anizotropnostjo, kar je privedlo do uporabe v vesolju in vojaški industriji.
V okviru doktorskega dela bo razvita nova livna zlitina AlSi7MgLi z odličnimi mehanskimi lastnostmi in novo ternarno fazo AlLiSi. Obsežen termodinamični model za zlitino AlSi7MgLi pojasnjuje njen proces strjevanja in mikrostrukturne značilnosti, pri čemer se osredotoča na optimizacijo postopka litja in razumevanje mikrostrukturnega razvoja. Napredne preiskovalne tehnike, vključno s svetlobno mikroskopijo, vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), energijsko disperzijsko rentgensko spektroskopijo (EDS), rentgensko difrakcijo (XRD) in presevno elektronsko mikroskopijo (TEM), so omogočile poglobljen vpogled v fazno sestavo zlitine in podroben opis strukture faz. Mehanske lastnosti so bile ovrednotene z uporabo
vii
naprave za simulacijo termomehanskih stanj, Gleeble, lastnosti na nanonivoju pa so bile natančno ovrednotene z nanoindentacijo.
|