مهندسی متالورژی و مواد
سال:1394 | دوره:27 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

دو مخلوط شامل کربنات کلسیم و زیرکنیا و دولمیت و زیرکونیا با نسبت مولی مساوی تهیه شد و پس از فشرده شدن، در دماهای مختلف بین 1300oc تا 1670oc پخته شدند. آزمون تعیین فازها در مورد نمونه های پخته شده انجام شد. پیک غالب در تمام نمونه ها به زیرکنات کلسیم مربوط بود. در دمای 1300oc، ZrO2 تک مایلی شناسایی شد و شدت آن در نمونه های دولمیتی بیش تر بود. با افزایش دما، از شدت پیک ZrO2 کاسته شد و زیرکنیای پایدار شده با کلسیا (Ca0.15Zr0.85O1.85) ظاهر شد و شدت پیک مربوط به آن، در نمونه های حاوی دولمیت بیش تر بود.

پوشش نیکل، خواص مکانیکی ضعیفی از خود نشان می دهد. به منظور بهبود این خواص، نیکل به همراه ذرات سرامیکی پوشش داده می شود. در این پژوهش، پوشش Ni/TiN با استفاده از حمام واتس حاوی نانوذرات TiN ایجاد شد و اثر چگالی جریان رسوب دهی، سرعت تلاطم الکترولیت و میزان ذرات در محلول بررسی شد. میزان حضور نانوذرات TiN در پوشش، به کمک آزمون EDS تعیین و مرفولوژی پوشش ها توسط میکروسکپ الکترونی روبشی بررسی شد. خوردگی نمونه ها، با استفاده از روش پلاریزاسیون خطی ارزیابی شد. نتایج نشان دادند که در چگالی جریان 4 A/dm2 و سرعت تلاطم 450 دور در دقیقه، بیشترین ذرات در پوشش نانوماده مرکب به دام می افتند.

اتصال غیرهم سان فولادهای فریتی کم آلیاژ به فولادهای زنگ نزن آستنیتی، در دهه های گذشته به صورت گسترده ای در صنایع به کار گرفته شده است. در تحقیق حاضر، دو فولاد زنگ نزن آستنیتی A240-TP.316 و فولاد کم آلیاژ فریتی A387-Gr.11 توسط جوشکاری قوسی تنگستن تحت گاز محافظ با دو جریان ثابت و پالسی و با استفاده از دو نوع فلز پرکننده ER309L و ERNiCr-3، به هم جوش داده شدند. پس از انجام آزمون های متالوگرافی، آزمون های تعیین ترکیب شیمیایی، ریزسختی سنجی، کشش و ضربه، مشخص شد که به طور کلی، نمونه های جوشکاری شده توسط جریان پالسی، به دلیل گرمای ورودی کم تر و ایجاد اختلاط بیش تر در حوضچه جوش، ضمن کاهش وقوع پدیده های نامطلوب متالورژیکی مانند تشکیل منطقه فقیر از کربن، منطقه انتقالی و منطقه مخلوط نشده، بهبود خواص مکانیکی اتصال را در بر داشتند. نتایج نشان دادند که فلز پرکننده پایه نیکل، به دلیل محدود کردن نفوذ کربن به درون حوضچه جوش و کاهش احتمال تشکیل منطقه انتقالی نسبت به فلز پرکننده دیگر، مطلوب تر است.

با استفاده از روش هایی که برای تخمین استحکام و چقرمگی مواد مرکب ذره ای به کار می رود، سعی و خطا در طراحی آن ها را کاهش می یابد. در استحکام و چقرمگی این مواد، استحکام فصل مشترک ذرات تقویت کننده با زمینه و سطح موثر ذرات بیرون کشیده شده، بسیار موثرند. در این تحقیق، با ارائه مدلی، استحکام فصل مشترک ذرات تقویت کننده با زمینه و چقرمگی و استحکام تخمین زده شده است. به طور خاص، مقادیر این کمیت ها برای ماده مرکبی حاوی ذرات تقویت کننده M23C6 در زمینه فولاد ابزار 1.2542، محاسبه شد. نتایج نشان دادند که سهم سازوکار بیرون کشیده شدن ذرات M23C6 در افزایش چقرمگی، از 0.003 تا 0.007 درصد و سهم آن در افزایش استحکام، 9.3 درصد است.

در این پژوهش، تولید درجای ماده مرکب به روش سنتز احتراقی آلومینوترمیک در مجموعه Al-V2O5 مطالعه شد. برای این منظور، مخلوط پودرهای آلومینیم و V2O5 با نسبت مولی 28 به 3 تحت آسیاکاری و تراکم سازی بعدی قرار گرفتند. برای بررسی دماهای وقوع تحولات فازی، از آزمون حرارتی افتراقی استفاده شد و با توجه به دمای پیک مربوط به واکنش ها ، نمونه های خام عملیات حرارتی شدند. ثابت شد که واکنش احیای V2O5 توسط آلومینیم، فرایندی گام به گام است که V2O4 و V2O3 به عنوان فازهای میانی اصلی و g-Al2O3 و Al23V4 به عنوان فازهای انتقالی، قبل از تشکیل فازهای Al3V و a-Al2O3 شکل می گیرند. بررسی های ریزساختاری و فازی نشان دادند که به دنبال تف جوشی تا دمای 1000oc، فاز Al8V5 در فصل مشترک بین Al3V و a-Al2O3 به دست می آید. افزون بر این، نتایج آزمون های سختی سنجی و فشار نشان دادند که سختی و استحکام نمونه ها با افزایش دمای گرمادهی، به دلیل تشکیل کسر حجمی بالاتری از ترکیبات بین فلزی و سرامیکی، افزایش می یابند، اما کرنش فشاری به دنبال شکل گیری بیش تر فاز ترد Al8V5، کاهش می یابد.

در این تحقیق، پودر آلیاژ AA2024 به منظور ایجاد ساختار فوق ریز، تا 50 ساعت متوالی تحت عملیات آسیا کاری مکانیکی درون یک آسیای گلوله ای سایشی با سرعت 400 دور بر دقیقه و تحت محیط گاز آرگون قرار داده شد. فرایند مشابهی نیز برای تولید پودر ماده مرکب AA2024-B4C نانوساختاربه کار رفت. به منظور تعیین اندازه میانگین دانه ها پس از آسیاکاری، از آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) و روش ویلیام سون- هال استفاده شد. پس از انجام آسیا کاری مکانیکی، برای متراکم سازی پودرها از فرایند فشردن گرم و پس ار آن، اکستروژن داغ استفاده شد. مشخصه های ریزساختاری و رفتار مکانیکی آلیاژ نانوساختار AA2024 و ماده مرکب بر پایه آن، با استفاده از میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون های کشش، فشار و سختی سنجی مطالعه شد. تصویرهای SEM از نمونه های اکستروژن شده، بیان گر حضور رسوبات بین فلزی CuMgAl2 در ریزساختار بودند، ضمن این که مقدار این رسوبات در نمونه های آسیا شده (نانوساختار) بیش تر و توزیع آن ها یکنواخت تر بود. نتایج آزمون های مکانیکی نیز نشان دادند که استحکام و سختی آلیاژ AA2024 پس از عملیات آسیاکاری و افزودن ذرات B4C، به ترتیب 64 و 49 درصد افزایش یافته است. به عبارت بهتر، نانوماده مرکب AA2024-B4C بیش ترین استحکام و سختی و کم ترین انعطاف پذیری را داشته است.

دماهای بحرانی در یک فرایند ترمومکانیکی، در تعیین ریزساختار نهایی و خواص مکانیکی فولادهای کم آلیاژ و پراستحکام اهمیت زیادی دارند. در تحقیق حاضر، از زمانبندی میانگین برای تعیین دماهای بحرانی در عملیات ترمومکانیکی فولاد API X70 استفاده شده است. این فولاد وارداتی است و کاربردهای گسترده ای در خطوط قطور و پرفشار انتقال گاز طبیعی و شبکه های انتقال نفت در ایران دارد. دماهای بحرانی، در شرایط مختلف تغییر شکل شامل نرخ و میزان کرنش و زمان میان مرحله ای نورد تعیین شدند و تاثیر هر یک از متغیرهای تغییر شکل بر دمای بحرانی عدم وقوع تبلور مجدد (Tnr) برای فولاد مذکور بررسی شد. نتایج نشان دادند که Tnr با افزایش کرنش کاهش و با افزایش نرخ کرنش از 0.1s-1 به 1s-1، افزایش مییابد. افزون بر این، Tnr با افزایش زمان میان مرحله ای کاهش یافت. مقایسه نتایج حاصل از روش زمانبندی میانگین با مقادیر به دست آمده از رابطه های تجربی و دادههای آزمایشگاهی برای فولاد مشابه، نشاندهنده مطابقت خوب بین این مقادیر بود. با توجه به کمبود داده های تجربی، نتایج حاصل می توانند در بومی شدن تولید این فولاد استفاده شوند.

آلومیناید تیتانیم و آلیاژهای آن، از خواص منحصر به فردی نظیر چگالی پایین (تقریبا 4 g/cm3)، دمای ذوب بالا (تقریبا 1460oc) و استحکام دمای بالای عالی برخوردارند و به همین دلیل، در سال های اخیر مورد توجه صنایعی مانند خودروسازی، هوافضا و نیروگاهی قرار گرفته اند. ترکیب بین فلزی Ti-48Al و آلیاژهای آن با 1.5، 3 و 5 درصد (اتمی) منگنز، به روش آلیاژسازی مکانیکی با یک آسیای سیاره ای از جنس کاربید تنگستن و با گلوله هایی از همین جنس تحت محیط گاز آرگون به مدت زمان 50 ساعت با استفاده از پودرهای عنصری تولید شدند. برای چگالش پودرها، از عملیات فشردن سرد با حداکثر نیروی 40 تن استفاده شد و عملیات حرارتی تحت گاز آرگون در دمای 1050oc و در یک کوره الکتریکی لوله ای از جنس کوارتز، انجام شد. نتایج آزمون پراش پرتوی ایکس نشان دادند که افزودن منگنز به ترکیب Ti-48Al حین آلیاژسازی مکانیکی، سبب تشکیل فاز جدیدی در مجموعه آلومیناید تیتانیم نشده است. مشاهدات میکروسکپ الکترونی روبشی از نمونه های چگالش یافته نشان دادند که پیوند ذرات پودری به خوبی در دمای عملیات حرارتی 1050oc برقرار شده است. نتایج سختی سنجی نشان دادند که سختی ترکیب Ti-48Al در حدود 22.1 راکول سی می باشد که با افزودن منگنز به آن تا 5 درصد اتمی، به تقریبا 40.7 راکول سی افزایش می یابد. ارزیابی رفتار اکسایش نشان داد که مقاومت به اکسایش ترکیب Ti-48Al-5Mn در دمای 900oc، اندکی کم تر (حدود 0.015g) از مقاومت به اکسایش Ti-48Al می باشد. افزون بر این، برعکس آلیاژ Ti-48Al-5Mn، در زمان های اکسایش بیش تر از 14000 ثانیه، ترکیب Ti-48Al به اکسایش حالت پایا رسیده است. تصویرهای میکروسکپ الکترونی روبشی و نتایج آزمون طیف سنجی توزیع انرژی نشان دادند که علت کم تر بودن مقاومت به اکسایش آلیاژ حاوی 5 درصد منگنز در مقایسه با Ti-48Al، تشکیل روتیل بر روی سطوح اکسید شده Ti-48Al-5Mn در دمای 900oc می باشد.