مهندسی متالورژی و مواد
سال:1392 | دوره:25 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

در این تحقیق، تاثیر فلز روی و عملیات حرارتی پیرسازی بر خواص خزشی فروروندگی در آلیاژ Mg-5%Sn بررسی شده است. خواص خزشی با استفاده از روش خزش فروروندگی با فروروندهی استوانه ای شکل در محدوده تنش 270 MPa < simp < 450 MPa و در دماهای 150oC، 175oC و 200oC انجام شد. نتایج نشان دادند که فرایند پیرسازی منجر به ایجاد رسوب های Mg2Sn درون دانه ها می شود و با افزودن فلز روی به آلیاژ پایه Mg-5%Sn، مقاومت به خزش بهبود می یابد. این بهبود مقاومت به خزش به افزایش میزان رسوب های Mg2Sn و تغییر جهت گیری آن ها نسبت داده شد. با محاسبه انرژی فعالسازی خزش و توان تنش، مشخص شد که در شرایط این تحقیق، خزش نابجایی کنترل شونده توسط صعود سازوکار غالب در تغییر شکل خزشی هر دو آلیاژ در حالت های ریختگی و پیر شده بوده است.

در این تحقیق، تاثیر عوامل دما و زمان کلسینه شدن و فرایند آسیاکاری بر ترکیبات حاصل از واکنش حالت جامد مخلوط کائولن و کلسیت بررسی شده است. بررسی پیک های حاصل از آنالیز حرارتی افتراقی (DTA) و الگوی پراش اشعهX نشان داد که در حدود دمای 990oC، ژلنیت به عنوان فاز اصلی تشکیل می شود و در دمای 1200oC، به فاز آنورتیت تبدیل می شود. تاثیر آسیاکاری بر تشکیل فازها بررسی شد و نتایج نشان دادند که با افزایش زمان آسیاکاری در دمای کلسینه شدن 900oC، فاز آنورتیت که مطلوب است، به جای ژلنیت تشکیل می شود.

هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر متغیرهای فرایند نیتروژن دهی، یعنی فرکانس و چرخه کاری، بر نمونه هایی با شیارهای مختلف در دو روش نیتروژن دهی پلاسمایی متداول و با توری فعال می باشد. نمونه های اتصال یافته شامل بلوک فلزی از جنس فولاد ساده کربنی با شیار های مکعب مستطیلی به عمق 2، 4، 6، 8 و 10 میلی متر، ارتفاع 40 میلی متر و پهنای 20 میلی متر و یک بلوک فلزی از جنس فولاد گرم کار AISI H13 به ابعاد 60´40´10 میلی متر تهیه شدند. نمونه های اتصال یافته در محیط 75%H2-25%N2، دمای 500oC، چرخه های کاری 40، 60 و 80 درصد و فرکانس های 8 و 10 کیلوهرتز به مدت زمان 5 ساعت با دو روش متداول و توری فعال نیتروژن دهی پلاسمایی شدند. خواص نمونه های نیتروژن دهی شده با اندازه گیری ضخامت لایه ترکیبی، عمق نفوذ نیتروژن، تعیین نوع ترکیبات فازی و تغییرات ریزسختی بررسی شدند. نتایج آزمایش ها نشان دادند که در روش نیتروژن دهی پلاسمایی متداول و با چرخه کاری 80 درصد و عمق شیار 2 میلی متر، پدیده کاتد توخالی اتفاق می افتد، و این منجر به گرمایش بیش تر نمونه می شود. این در حالی است که پدیده کاتد توخالی در روش نیتروژن دهی پلاسمایی به روش توری فعال رخ نمی دهد. مورفولوژی سطح نمونه های نیتروژن دهی شده به روش متداول شامل ذرات گل کلمی بودند، در حالی که سطح نمونه های نیتروژن دهی شده به روش توری فعال، از ذرات نیتریدی به شکل شش وجهی با توزیع یکنواخت پوشیده شده بود.

در این پژوهش، نوع جدیدی از نانوماده مرکب با زمینه آلومینیم تقویت شده با نانوذرات با ترکیب پیچیده بین فلزی b-Al3Mg2 به روش متالورژی پودر تهیه شد. نخست و به منظور تولید نانو ذرات، پودر شمش پیش آلیاژ شدهAl-40 wt.%Mg به مدت زمان 100ساعت آسیاکاری مکانیکی شد و نانوذرات به دست آمده با اندازه حدود 25 نانومتر و مقادیر مختلف پودر آلومینیم، به مدت زمان 10 ساعت آسیا شدند و در ادامه، برای تهیه نمونه های نانوماده مرکب، در دمای 400oC و با فشار 600 MPa فشرده (پرس کاری) شدند. نتایج چگالی سنجی، کاهش وزن نمونه های نانوماده مرکب به همراه کاهش چگالی نسبی را نشان دادند و این به سبک تر شدن نانوماده مرکب با افزودن نانوذرات سبک آلومیناید منیزیم نسبت داده شد. نتایج بررسی های مکانیکی، افزایش چشم گیر و پیوسته سختی و استحکام را با افزایش میزان نانوذرات نشان دادند. با افزودن20 wt.% تقویت کننده، سختی و استحکام تسلیم به ترتیب از حدود 35 برینل و87 MPa برای آلومینیم خالص به حدود 176 برینل و625 MPa افزایش یافت، ولی با توجه به کاهش انعطاف پذیری نمونه ها با افزودن فاز تقویت کننده، میزان 10 درصد وزنی تقویت کننده به عنوان مقدار بهینه انتخاب شد.

فرایند اتصال نورد تجمعی به عنوان یک روش تغییر شکل شدید برای تولید ورق های ماده مرکب با ریزساختار فوق ریزدانه مورد استفاده قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، از فرایند نورد تجمعی به منظور بررسی هم زمان تاثیر ذرات Mg و SiC بر خواص کششی ماده مرکب هیبریدی Al-Mg-SiC استفاده شده است. ماده مرکب هیبریدی Al-Mg-SiC با مقادیر مختلفی از ذرات Mg و SiC با فرایند نورد تجمعی ساخته شد و تغییرات خواص مکانیکی در حالت های مختلف توسط آزمون کشش اندازه گیری و بررسی شد. نتایج نشان دادند که با فزودن مخلوط ذرات Mg و SiC، انعطاف پذیری و استحکام به طور هم زمان افزایش می یابند. افزون بر این، به ازای کسر حجمی ثابت ذرات، مواد مرکب Al-Mg-SiC از استحکام و انعطاف پذیری بالاتری نسبت به مواد مرکب Al-Mg وAl-SiC  برخوردارند. بررسی های میکروسکپ الکترونی روبشی از سطوح شکست نمونه ها پس از آزمون کشش نشان دادند که سازوکار شکست در نمونه های ماده مرکب تولیدی در این تحقیق، از نوع شکست نرم برشی همراه با تشکیل فرورفتگی هایی کم عمق و کشیده بوده است.

به منظور افزایش عمر اعضای پیوندی، بر روی سطح آن ها پوشش هایی مانند شیشه های زیست فعال ایجاد می شود تا از خوردگی آن ها در محیط های بیولوژیکی جلوگیری شود. در این تحقیق، پوشش شیشه زیست فعال 45S5 بر روی زیرلایه فولاد زنگ نزن 316L به روش سل- ژل ایجاد شد و خواص و ویژگی های پوشش با روش های مختلف بررسی شد. با توجه به نتایج آزمون XRD، پوشش تف جوشی شده در دمای 600oC به مدت زمان 5 ساعت، از نوع بی شکل حاوی مقادیر اندکی از فاز بلورین Na2Ca2Si3O9 بود. تصویرهای میکروسکپ الکترونی روبشی نشان دادند که با افزایش تعداد مراحل غوطه وری، ترک هایی بر روی سطح پوشش ایجاد می شود. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول SBF در دمای 37oC نیز نشان دهنده افزایش مقاومت به خوردگی زیرلایه پوشش داده شده با شیشه زیست فعال بود.

در این پژوهش، ماده مرکب دارای زمینه آلیاژ آلومینیم 2124 تقویت شده با 25 درصد حجمی ذرات دی سیلیسید مولیبدن تولید و خواص سایشی آن مورد ارزیابی قرار گرفت. تولید این ماده مرکب بهروش متالورژی پودر انجام شد. پودر زمینه به بوسیله ریزافشانی گازی و ذرات تقویت کننده بهروش سنتز در دمای بالا به شکل خود پیش رونده (SHS) تولید شدند. پس از مخلوط شدن پودرهای زمینه و تقویت کننده توسط آسیای گلوله ای، حدیده کاری گرم انجام شد و بهاین ترتیب، یک ماده مرکب با توزیع یکنواختی از ذرات تقویت کننده در زمینه تولید شد. نمونه های حدیده کاری شده عملیات حرارتی نوعT6 شدند و آزمون سایش به وسیله دستگاه سایش سوزن بر روی صفحه در دو حالت قبل و پس از عملیات حرارتی انجام شد. ضریب اصطکاک و ضریب سایش ابعادی نمونه های ماده مرکب به دست آمدند و رفتار سایشی با تعیین میزان کاهش وزن سوزن های از جنس ماده مرکب بررسی شد. سطوح سایش این سوزن ها و صفحه با میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM) و انجام بررسی های EDS مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که سازوکار عمده سایش از نوع سایش چسبنده بوده است، ولی سازوکارهای سایش اکسیدی و ساینده نیز به مقدار جزئی مشاهده شد. عملیات حرارتی نیز باعث بهبود مقاومت به سایش نمونه های مادهی مرکب به میزان 25 درصد شد.

رفتار سیلان فولاد به تحولات ریزساختاری در آن حین تغییر شکل داغ که به طور پیوسته تغییر می کند، بستگی زیادی دارد. در حین تغییر شکل داغ، دو پدیده مهم متالورژیکی، بازیابی و تبلور مجدد، در کنار متغیرهای ترکیب شیمیایی و عوامل ترمومکانیکی شامل کرنش، نرخ کرنش و دما، تنش سیلان فولاد را تحت تاثیر خود قرار می دهند. افزون بر این، ریزساختار و خواص نهایی فولاد به میزان زیادی به وقوع این دو پدیده متالورژیکی وابسته اند. هدف از انجام این تحقیق، بررسی رفتار نرم شدن یک فولاد ریزآلیاژی Nb-V-Ti و رفتار سیلان داغ آن در آزمون فشار داغ می باشد. برای این منظور، تاثیر متغیرهای فرایند بر تنش سیلان و وقوع تبلور مجدد دینامیکی در آزمون فشار داغ مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت و مدل های موجود برای بیان تنش سیلان داغ ارائه شدند.