مواد نوین
سال:1390 | دوره:2 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

ورق های فوم آلومینیمی تولید شده با استفاده از فرآیند اتصال نوردی تجمعی دارای پتانسیل بالایی به منظور ساخت سازه های ساندویچی حاوی هسته از جنس فوم فلزی می باشند. طراحی جامع و همه جانبه این سازه ها نیازمند بهینه سازی فراسنج های فوم سازی، بویژه عملیات حرارتی فوم سازی است که موضوع اصلی این پژوهش نیز می باشد. استفاده از کوره های پیش گرم شده به عنوان جایگزینی برای کوره های مادون قرمز (که قابلیت تولید نرخ گرمایش های بالا را دارند) می تواند سبب تولید ساده تر و ارزان تر فوم های آلومینیمی گردد. برای تولید پیش فرم های آزمون های عملیات حرارتی، ذرات فوم ساز هیدرید تیتانیم با استفاده از 7 سیکل متناوب جوش سرد نوردی و برش درون ساختار ورق آلومینیمی توزیع داده شد. سپس پیش فرم های تولید شده در یک کوره مقاومتی پیش گرم شده تحت عملیات حرارتی فوم سازی قرار گرفتند. فراسنج های بهینه عملیات حرارتی فوم سازی برای دست یابی به بهترین ترکیب درصد تخلخل و مورفولوژی حفره ها استخراج گردید. بهترین شرایط فوم سازی سبب ایجاد فوم آلومینیمی حاوی 37.2 درصد تخلخل گردید.

چند لایه های فلزی، با ضخامت نانومتری لایه ها، به دلیل ویژگی های مکانیکی، الکتریکی و مغناطیسی در سال های اخیر به خود جلب کرده اند. در این پژوهش، کامپوزیت چند لایه مس - نقره با ساختار نانو با استفاده از فرآیند نورد اتصالی تجمعی تولید شد. در ادامه، رفتار تغییر شکل همزمان لایه های مس و نقره و ناپایداری پلاستیک آنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی بررسی گردید. در این بررسی مشاهده شد که پیوستگی لایه ها تا مرحله آخر حفظ شده و فاز سخت مس، گلویی و فاز نرم نقره، موج دار شد. در نهایت عوامل تاثیرگذار بر چگونگی تغییر شکل توام لایه ها مورد بررسی قرار گرفت.

به دلیل اهمیت سلامتی سطح قطعات تولید شده به روش ماشین کاری تخلیه الکتریکی (EDM) در صنایع گوناگون تولیدی، موضوع سلامتی سطح بیشتر پژوهش های انجام شده در این زمینه را به خود اختصاص داده است. در این پژوهش، تاثیر فراسنج های ورودی (زمان روشنی پالس، چرخه کاری و قطبیت ابزار) روی تغییرات سختی و مقدار تغییر درصد کربن در سطح و لایه های زیر سطح ماشین کاری شده فولاد H13 به روش تخلیه الکتریکی (EDM) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که در هر دو حالت قطبیت ابزار (مثبت و منفی) با افزایش زمان روشنی پالس و چرخه کاری، میزان افت سختی در لایه های نزدیک سطح ماشین کاری، بیشتر شده و عمق ناحیه متاثر از حرارت افزایش می یابد و میزان افت سختی و عمق ناحیه متاثر از حرارت در قطبیت منفی کمتر است. هم چنین بر اساس نتایج به دست آمده از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (EDX) مشخص شد که در قطبیت مثبت، درصد نفوذ کربن به سطح ماشین کاری شده نسبت به قطبیت منفی بیشتر است.

شفت های نیروگاهی از نظر جوشکاری دارای مشکلاتی نظیر تشکیل فاز مارتنزیت، آستنیت باقی مانده، حساسیت به ترکیدگی سرد، ایجاد تنش های پسماند و ... می باشند. انتخاب صحیح روش و متغیرهای جوشکاری، تعیین فلز پرکننده و انجام عملیات حرارتی مناسب پس از جوشکاری سبب کاهش چنین مشکلاتی خواهد شد. با توجه به مقدار کربن و عناصر آلیاژی فولاد شفت 26NiCrMoV 11 5، سیم جوش کم هیدروژن کروم-مولیبدن دار برای جوشکاری لایه نشانی سطح فولاد شفت انتخاب گردید. پس از انجام فرآیند جوشکاری، عملیات حرارتی آنیل و نرماله روی نمونه صورت گرفت و با نمونه بدون عملیات حرارتی مقایسه گردید. هدف از انجام این پژوهش تعیین عملیات حرارتی مناسب پس از جوشکاری و بررسی ویژگی های فلز جوش و HAZ با استفاده از آزمون های میکروسختی، XRD،SEM  و میکروسکوپ نوری بود. با توجه به نتایج متالوگرافی مربوط به ریزساختار و XRD نمونه ها، مشاهده شد که در عملیات حرارتی نرماله فازهای کاربیدی بیشتری در زمینه حل شده اند که سبب شده تا تغییرات سختی در منطقه جوش و فلز پایه نسبت به سایر شرایط کمتر باشد. در نتیجه نمونه جوشکاری شده با سیم جوش کروم- مولیبدن دار و تحت عملیات حرارتی نرماله، ساختار و توزیع سختی مطلوب تری داشت.

فولادهای TWIP، فولادهای با درصد منگنز بالا (35-17 درصد) مورد استفاده در بدنه خودرو هستند که در دمای اتاق نیز آستنیتی می باشند. سازوکار غالب تغییر شکل در این فولادها به دلیل کمبود انرژی در چیده شدن پایین، ایجاد دوقلویی در داخل دانه هاست که سبب استحکام بیشتر در فولاد می شود. در بین پژوهش های انجام شده برای بهبود ویژگی های مکانیکی، افزودن عنصر کاربیدزا به این فولادها استحکام آنها را به طور چشمگیری افزایش داده است. از آن جایی که مولیبدن عنصری کاربیدزا و استحکام بخش در فولادها می باشد، در این پژوهش ریزساختار دسته ای از این فولادها با مولیبدن در حالت نورد گرم و سرد مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور پس از ریخته گری فولاد موردنظر، ریزساختار به کمک میکروسکپ نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با انجام نورد سرد بر این فولادها استحکام و داکتیلیته به طور چشمگیری افزایش می یابد.

در این پژوهش، ترکیب الکتروسرامیک بیسموت - سدیم - باریم تیتانات (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3 ((BNBT به روش آلیاژسازی مکانیکی تولید شد و ساختار، ریزساختار، ترکیب شیمیایی و رفتار حرارتی آن به ترتیب به وسیله آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز EDX و آنالیز حرارتی DTA/TG بررسی شد. به کمک آنالیز XRD مشخص شد که در زمان های نخستین آسیاب کاری، پیک های مربوط به مواد اولیه حذف شده و پس از آسیاب کاری تا 150 ساعت فاز پروسکایت BNBT به گونه جزیی تشکیل شده و به مرور زمان آسیاب کاری تا 300 ساعت به گونه ای تقریبا کامل تشکیل می گردد. هم چنین، به دلیل پهن شدگی پیکی که در  2qبزرگ تر از 35o وجود دارد (به ویژه در زمان 150 ساعت) حضور مقدار زیادی فاز آمورف در ساختار مشخص است. نتایج آنالیز ریزساختاری نشان داد که با پیشرفت آسیاب کاری، اندازه ذرات پودر به گونه ای پیوسته، کاهش یافته و مورفولوژی آن ها هم محور می شود. هم چنین، ارزیابی ترکیب شیمیایی، توزیع همگن و یکنواخت عناصر را نشان داد. نتایج آنالیز حرارتی حضور فاز آمورف و هم چنین، ایجاد فاز پروسکایت در حین آسیاکاری را تایید نمود.

گالرکین بدون المان (EFG) و المان طبیعی(NEM)  از روش های شناخته شده در زمینه مکانیک محاسباتی و جزو روش های بدون المان می باشند. در این پژوهش، از روش ترکیبی گالرکین بدون المان-المان طبیعی به منظور شبیه سازی تغییر شکل های پلاستیک بزرگ ایجاد شده در آزمون کشش و فرآیند اکستروژن مستقیم استفاده شده است. در روش ترکیبی گالرکین بدون المان- المان طبیعی، توابع شکل به دست آمده از روش المان طبیعی به عنوان توابع وزن در روش گالرکین بدون المان مورد استفاده قرار می گیرند که سبب ایجاد ویژگی دلتای کرانیکر در توابع شکل می گردد. روش گالرکین بدون المان در حالت معمولی دارای ویژگی دلتای کرانیکر در توابع شکل نمی باشد و به منظور اعمال شرایط مرزی اساسی نیاز به استفاده از روش های ویژه می باشد. موارد بررسی شده شامل شبیه سازی آزمون کشش در حالت تقارن محوری و فرآیند اکستروژن مستقیم مقاطع دایره ای با استفاده از شمش اولیه با سطح مقطع گرد می باشد. در فرآیند اکستروژن مستقیم، اندازه فروروی پانچ به مقادیر کوچک تر تقسیم شده و در پایان هر مرحله، مجموعه ای از گره ها فعال می گردد. به منظور بیان رفتار ماده پس از تسلیم، از رابطه هولمن-لودویک استفاده شده است. توانایی روش ارایه شده به وسیله مقایسه هندسی ماده تغییر شکل یافته و کانتور کرنش معادل با نتایج به دست آمده از شبیه سازی بر اساس روش المان محدود، مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نتایج، بیان کننده هم خوانی خوبی بین نتایج به دست آمده از شبیه سازی بر اساس روش ترکیبی گالرکین بدون المان-المان طبیعی و نتایج به دست آمده از شبیه سازی به روش المان محدود می باشد که نشان می دهد روش بالا توانایی شبیه سازی تغییر شکل های پلاستیک بزرگ را دارا است.

در این پژوهش، اثر متغیرهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب نظیر سرعت حرکت خطی، سرعت دوران پین و دمای آب بر ریزساختار و ویژگی های مکانیکی جوش آلیاژ آلومینیوم 4343 مورد بررسی قرار گرفته و با شرایط معمول جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در محیط هوا مقایسه شده است. بدین منظور، جوشکاری در زیر آب در دو دمای 30 درجه سانتیگراد و 2 درجه سانتیگراد و هم چنین، در هوای ساکن (شرایط معمول) با گام های جوشکاری متفاوت [سرعت دوران پین/سرعت حرکت خطی=v/w] 0.06، 0.08 و 0.1 میلی متر بر دور به گونه سر به سر روی ورق های آلومینیومی 4343 انجام گردید. نتایج بازرسی چشمی سطوح اتصال نمونه های گوناگون مشخص نمود که قطعات جوشکاری شده در زیر آب و هوا از نظر شکل ظاهری مشابه بوده و بدون عیب و ترک می باشند. نتایج بررسی های متالوگرافی نوری و SEM نشان داد که با کاهش دمای آب و افزایش شدت خنک کنندگی محیط جوشکاری در یک گام جوشکاری ثابت، اندازه رسوبات Si2Fe و فاز b کوچک تر و اندازه دانه ها کاهش می یابد. بالاترین کاهش در اندازه دانه ها، رسوبات Si2Fe و فاز b مربوط به نمونه جوشکاری شده با گام جوشکاری 0.1 میلی متر بر دور بود. نتایج آزمون های سختی و کشش نیز مشخص نمودند که با افزایش شدت خنک کنندگی محیط جوشکاری در یک گام جوشکاری ثابت، سختی، استحکام کششی و استحکام تسلیم افزایش یافته و درصد ازدیاد طول نسبی کاهش می یابد و در مجموع بالاترین ویژگی های کششی (استحکام کششی و استحکام تسلیم) و سختی مربوط به نمونه جوشکاری شده با گام 0.1 میلی متر بر دور در محیط زیر آب 2 درجه سانتی گراد می باشد.