مهندسی متالورژی و مواد
سال:1391 | دوره:23 | شماره:2 |تعداد مقالات:7

تنش های پس ماند ناشی از سرد شدن سریع مذاب در فرایند مذاب ریسی (Melt Spinning) را می توان با انجام عملیات حرارتی آرامش ساختاری در دماهایی پایین تر از دمای تبلور حذف کرد و خواص مغناطیسی را بهبود داد. در این تحقیق، ابتدا نوار بی شکل Fe78Si9B13 (با نام تجاری Metglas2605S2 مورد استفاده در هسته ترانسفورماتورها) به روش مذاب ریسی با دیسک مبرد و با ضخامت  26 mmتولید شد و دمای شروع تبلور در آن به روش DTA و با نرخ گرمایش 20 K/min برابر با 535oC تعیین شد. عملیات حرارتی نوارهای بی شکل درون گاز محافظ و در محدوده دمای 300-560oC و به مدت زمان های 15 تا 60 دقیقه انجام شد. نتایج XRD نشان دهنده بی شکل بودن ساختار همه نمونه ها به غیر از نوارهای تاب کاری شده در دماهای 500oC و 560oC بودند. در این نمونه ها، فازهای بلوری a-Fe، Fe2B و Fe3B شناسایی شدند. اندازه گیری خواص مغناطیسی با استفاده از دستگاه پس ماندنگار نشان داد که القای اشباع آلیاژ با افزایش دما یا زمان عملیات حرارتی افزایش می یابد. ترکیب مناسبی از خواص مغناطیسی در نمونه های بررسی شده با انجام عملیات حرارتی در دمای 400oC به مدت زمان 15 دقیقه به دست آمد.

بر روی سطح مذاب آلیاژهای منیزیم به دلیل داشتن نرخ بالای اکسایش، به سرعت یک لایه اکسیدی تشکیل می شود. لایه های اکسیدی در نتیجه تلاطم سطحی وارد مذاب می شوند، و به دلیل فصل مشترک ناپیوسته اشان، درون قطعه باقی مانده و بر خواص مکانیکی و اعتمادپذیری قطعات ریختگی تاثیر منفی می گذارند. در این پژوهش، تاثیر سرعت بحرانی و دو سرعت بالاتر از آن بر چقرمگی شکست بررسی شده است. نتایج نشان دادند که افزایش سرعت از میزان بحرانی آن موجب کاهش چقرمگی شکست قطعات می شود، به طوریکه افزایش سرعت از 0.4 m/s(سرعت بحرانی) به 3.0 m/s چقرمگی شکست را تا حدود 40 درصد کاهش داد. افزون بر این، با افزایش سرعت ورود مذاب درون قالب تا1.0 m/s و 3.0 m/s، مدول ویبول از میزان 13.34 به ترتیب به مقادیر 7.28 و 4.93 کاهش یافته و پراکندگی نتایج بیش تر شد. تصویرهای SEM نشان دادند که با افزایش سرعت از حد سرعت بحرانی، مقدار و اندازه لایه های اکسیدی به شدت افزایش می یابند. افزون بر این، در سرعت های بالاتر از سرعت بحرانی لایه های دوتایی در سطح مشاهده شدند، و این به دلیل تلاطم سطحی بسیار بالای مذاب در سرعت های بالاتر بوده است. بررسی سطح مقطع شکست نشان داد که فرایند شکست در نمونه ریخته گری شده با سرعت بالاتر از سرعت بحرانی از نوع ترد است، درحالی که سازوکار شکست در سرعت بحرانی از نوع نرم بوده است.

فلز آلومینیم نسبت به واکنش اکسایش بسیار حساس است، به گونه ای که هر گاه سطح مذاب آن در معرض هوا قرار گیرد به سرعت اکسید شده و یک لایه اکسیدی بر روی آن تشکیل می شود. لایه اکسیدی تشکیل شده در زمان بارریزی دارای ضخامتی کم و سطوحی چین خورده است. در نتیجه تلاطم مذاب و تاخوردن لایه اکسیدی بر روی آن، لایه اکسیدی دوتایی تشکیل می شود. ورود لایه های اکسیدی دوتایی درون مذاب یکی از مهم ترین عوامل تشکیل عیوب ریخته گری است. در پژوهش حاضر، شرایط تشکیل لایه اکسیدی دوتایی به روش ساندویچ اکسید- فلز- اکسید بررسی شده است. سطوح تماس حباب هایی که حین انجام آزمایش درون مذاب به دام افتاده اند، برای مطالعه خواص لایه اکسیدی جدید به وسیله  SEMبررسی شدند. اندازه گیری ضخامت چین خوردگی لایه های اکسیدی در آلومینیم خالص نشان داد که ضخامت لایه اکسیدی زمان کوتاه در آلومینیم خالص کم تر از 100 نانومتر است.