مهندسی متالورژی
سال:1396 | دوره:20 | شماره:2 (پیاپی 66) |تعداد مقالات:7

بخش قابل توجهی از استحکام دمای بالای سوپرآلیاژهای پایه نیکل ریختگی به تشکیل و توسعه ریزساختار منظم-نامنظم فازهای g/g’ مربوط می شود. از این رو شناسایی مکانیزم تشکیل، مورفولوژی و فصل مشترک فازهای g و g’ برای کنترل خواص مکانیکی سوپرآلیاژهای پایه نیکل بسیار حائز اهمیت می باشد. تشکیل رسوبات g’ درون زمینه فاز g عمدتا با مکانیزم جوانه زنی و رشد صورت می گیرد. اخیرا مواردی از تشکیل رسوبات فاز g’ با مکانیزم تجزیه اسپینودال در برخی از سوپرآلیاژهای پایه نیکل ریختگی گزارش شده است. در پژوهش حاضر وقوع پدیده تجزیه اسپینودال از نقطه نظر ترمودینامیکی در سیستم دوتایی Ni-Al (به عنوان یک مدل آلیاژی ساده برای سوپرآلیاژهای پایه نیکل) مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور سیستم آلیاژی Ni-Al در قسمت غنی از نیکل به وسیله روش CALPHAD مورد ارزیابی قرار گرفته و انرژی آزاد گیبس فازهای gو g’ در این سیستم آلیاژی به کمک به کارگیری مدل دو زیرشبکه محاسبه شده است. با بررسی منحنی انرژی آزاد گیبس در دماهای مختلف احتمال وقوع پدیده تجزیه اسپینودال، از نقطه نظر ترمودینامیک مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با توجه به نتایج مدلسازی ترمودینامیک، عملیات حرارتی مناسب برای آلیاژ Ni-18Al (درصد اتمی) طراحی شده و به کمک آنالیز سه بعدی توموگرافی اتمی مورد مشخصه یابی قرار گرفته است. با توجه به نتایج مدلسازی و بررسی های تجربی مشخص شد که تشکیل رسوبات g’ با مکانیزم تجزیه اسپینودال در شرایط فوق اشباع بالا در این سیستم آلیاژی امکان پذیر می باشد.

در پژوهش حاضر اثر کارسرد بر رفتار رسوب سختی سوپرآلیاژ Ni Span C902 مورد بررسی قرارگرفت. پس از همگن سازی در دمای 1000 درجه سانتی گراد، کارسرد در مقادیر30، 40 و60 درصد بر روی نمونه ها اعمال شد. سپس عملیات رسوب سختی در دماهای 450، 550، 650 و 750 درجه سانتی گراد و به مدت زمان های 1 تا 6 ساعت انجام شد. بررسی های ریزساختاری با میکروسکوپ نوری و بررسی های مربوط به رسوب سختی، توسط تست سختی سنجی ویکرز انجام شد. نتایج نشان داد که رسوب سختی در دمای 450 و 550 درجه سانتی گراد شرایط لازم برای تشکیل رسوبات استحکام دهندهg´ در آلیاژ همگن شده و کار سرد نشده را فراهم نمی کند. درحالیکه تغییرات سختی در نمونه های پیرشده در دماهای 650 و 750 درجه سانتی گراد قابل توجه بوده، به طوری که سختی نمونه آنیل بعد از پیرسازی در دمای 750 درجه سانتی گراد و به مدت 5 ساعت به حداکثر سختی خود رسیده و سختی آن از 110 ویکرز به 226 ویکرز رسیده است. از طرفی، حداکثر سختی برای نمونه کارسرد نشده و نمونه 60% کارسرد شده به ترتیب در دماهای 750 و 650 درجه سانتی گراد و در زمان های 3 و 5 ساعت رسوب سختی حاصل شده است. مقایسه معادلات جانسون-مل-آورامی با نتایج تجربی حاصل از آزمایشات تطابق خوبی را نشان داد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

در این پژوهش پودر آلیاژ حافظه دار Cu-12wt%Al-4wt%Ni با عنصر آلیاژی بور و بدون آن به روش آلیاژسازی مکانیکی تهیه و سپس پودر حاصل به روش پرس-سینتر و متعاقب آن نورد-عملیات حرارتی تبدیل به نمونه بالک شد وچگالی و مقدار تخلخل نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، تاثیر زمان آسیاکاری بر روی تغییرات فازی، اندازه کریستالیت و کرنش شبکه ای مطالعه گردید. نتایج نشان داد که بعد از 20 ساعت آسیاکاری با سرعت 250 دور بر دقیقه و نسبت وزنی گلوله به پودر 20:1، پیک های مربوط به عناصر خالص از بین رفته و محلول جامدی با ساختار FCC و پارامتر شبکه ای بسیار نزدیک به پارامتر شبکه مس تولید می شود. ریزساختار و مورفولوژی پودرهای آسیاکاری شده و نمونه نهایی توسط میکروسکوپ الکترونی و نوری مورد مطالعه قرار گرفتند. مشاهده گردید که افزودن بور باعث ریز شدن ذرات پس از آسیاکاری می گردد. نتایج نشان دادند که با افزایش زمان آسیاکاری، چگالی خام قطعه پس از پرس- سینتر کاهش ولی چگالی نهایی پس از نورد-عملیات حرارتی افزایش پیدا می کند. همچنین نشان داده شد که افزودن بور به مخلوط پودری موجب توزیع یکنواخت تر تخلخل ها پس از مرحله نورد- عملیات حرارتی می گردد.

رفتار خوردگی پوشش آلومیناید آهن Fe3Al حاصل از عملیات آلیاژسازی سطحی با استفاده از روش TIG در جریان 40 آمپر روی فولاد ساده کربنی در محیط هوا مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش خوردگی در دماهای 700 و 900oc و زمان های 4 تا 100 ساعت انجام شد. میکروسکوپ الکترونی روبشی و تفرق اشعه ایکس برای بررسی میکروساختار پوشش و رفتار اکسیداسیون آن مورد استفاده قرار گرفتند. داده های مربوط به افزایش وزن نمونه ها مورد تحلیل قرار گرفت و بررسی ثوابت نرخ خوردگی حاکی از برقراری قانون پارابولیکی خوردگی بود. نتایج بررسی ها روی فازهای حاصل از خوردگی نشان داد که در مراحل اولیه فاز اکسید آلومینیم qتشکیل شده اما در زمان های طولانی تر با آلومینای پایدار a جایگزین می شود. در تصاویر SEM مشخص است که در دماها و زمان های پایین تر که فاز q پایدار است پدیده پوسته ای شدن بیشتر مشاهده می شود اما با غلبه فاز aاین پدیده کاهش می یابد.

فرآوری اغتشاشی اصطکاکی به عنوان یک فرآیند حالت جامد، روشی نسبتا جدید و موثر برای اصلاح ریز ساختار و خواص فلزات و آلیاژها از طریق تغییر شکل پلاستیک شدید نواحی سطحی است. در تحقیق حاضر تاثیر فرآوری اغتشاشی اصطکاکی (سرعت چرخش 600-2000 rpm و سرعت پیش روی25mm/min ) ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژهای Al-0.9Ni-Fe مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج حاصله، تغییر شکل پلاستیک شدید ناشی از فرآوری اغتشاشی، ضمن کاهش قابل توجه ابعاد ذرات بین فلزی، موجب توزیع همگن این ذرات در زمینه شده و عیوب ناشی از فرآیند ریخته گری را تا حد قابل توجهی کاهش می دهد. در نتیجه این تغییرات ساختاری، خواص مکانیکی آلیاژ پایه به میزان قابل توجهی بهبود می یابد به گونه ای که استحکام کششی و درصد ازدیاد طول آن به ترتیب حدود 40 و 205 درصد و چقرمگی آن حدود 205 درصد افزایش می یابد ضمن آنکه سختی آلیاژ فرآوری شده حدود 24 درصد بیش از آلیاژ پایه است.

تعمیر لوله های انتقال گاز، یکی از معضلات کشورهای دارای منابع گاز طبیعی است. در این تحقیق سعی شد، با استفاده از کامپوزیت های پایه اپوکسی با تقویت کننده های نانو لوله کربنی تک جداره، به عنوان وصله های مورد استفاده در لوله گاز، به بررسی توزیع تنش وون میسز در آن پرداخته شود. برای این منظور ابتدا لوله ای از جنس فولاد با ضخامت 6mm و به طول 1.5m در نرم افزار ANSYS شبیه سازی شد و در دو سر لوله وصله های کامپوزیتی پایه اپوکسی با ذرات تقویت کننده نانو لوله کربنی تک جداره با نسبت های 0.01، 0.03، 0.05، 0.07، 0.1، 0.13 و 0.15 اعمال شد و مش بندی گردید. سپس با توجه به مقادیر حقیقی فشار درونی گاز و فشار خارجی لوله، توزیع تنش بر روی وصله بدست آمد. نتایج نشان داد که تنش وون میسز ماکزیمم در وصله های تعمیری دارای 0.01 نانولوله کربنی برابر 0.19MPa می باشد که نسبت به تنش وون میسز ماکزیمم به وجود آمده در پوشش لوله بدون وصله که 1.48MPa است، بسیار کمتر می باشد. همچنین مشخص گردید با افزایش درصد نانولوله کربنی به 0.15، تنش وون میسز ماکزیمم به 0.43MPa می رسد. در نتیجه می توان بیان نمود که وصله های نانو کامپوزیتی ضمن سهولت بیشتر در تعمیرخطوط لوله انتقال گاز، می توانند باعث بهبود خواص استحکامی مناطق تعمیر شده گردند. همچنین افزایش درصد نانو لوله در ترکیب کامپوزیت، باعث افزایش تنش وون میسز ماکزیمم در آن می گردد.