مهندسی متالورژی و مواد
سال:1396 | دوره:28 | شماره:2 |تعداد مقالات:9

در این تحقیق کامپوزیت TiAl/Al2O3 از طریق فعال سازی مکانیکی مخلوط پودری Tio2-Al و گرمایش مایکروویوی بدست آمد. مخلوط پودری اولیه پس از آسیاکاری به صورت قرص های استوانه ای شکل فشرده شد و سپس تحت گرمادهی مایکروویو قرار گرفت. از آنالیزهای پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی جهت بررسی ساختاری نمونه ها پس از سنتز استفاده شد. اثر شدت فعال سازی بر زمان اشتعال نمونه ها و ترکیب فازی کامپوزیت سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. همچنین درصد حجمی فازهای تشکیل شده با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس و نرم افزار محاسبه شد. نتایج تشکیل محصول کامپوزیتی و حضور فاز TiAl و ذرات آلومینا را تایید کرد. فاز غالب تشکیل شده در نمونه ها آلومینا با مقدار حدود 65-75 درصد حجمی و مقدار ترکیب بین فلزی تیتانیم آلومیناید بین 18-30 درصد حجمی متغیر بود. همچنین معلوم شد که افزایش شدت فعال سازی زمان اشتعال را ابتدا کاهش و سپس افزایش می دهد. در شرایط بهینه با زمان اشتعال 27ثانیه، محصول کامپوزیتی از ساختار یکنواخت تر و با تخلخل کمتری برخوردار بوده و شامل TiAl:23.2% و Al2O3:69.6%می باشد.

جوانه زنی دانه های سرگردان در فرآیند رشد تک بلور به روش بریجمن در سرعت رشد 3، 5 و 7 میلی متر بر دقیقه مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی ها نشان دهنده کاهش گرادیان دمایی در اثر افزایش سرعت حرکت نمونه از کوره و جوانه زنی دانه های سرگردان در جلوی جبهه رشد دانه-های ستونی است. بررسی های عملی رشد تک بلور سوپرآلیاژ پایه نیکل نشان داد که سرعت رشد 3 میلی متر بر دقیقه منجر به ایجاد ساختار تک بلور با جهت بلوری نزدیک به <001> در راستای خروج حرارت می شود. در سرعت های رشد بیش از3 میلی متر بر دقیقه، جوانه زنی دانه هم محور رخ می دهد.

در این پژوهش تاثیر نرخ سرمایش و مقدار مس بر ریزساختار آلیاژ Zn-27%Alبا استفاده از ریخته گری تبریدی در قالب ماسه ای بررسی شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که با کاهش نرخ سرمایش، فاصله بازوهای دندریتی و درصد فازهای بین دندریتی افزایش یافت. همچنین افزودن مس به میزان 1 درصد وزنی تغییر قابل توجهی در ساختار ایجاد نکرد در حالیکه افزودن مقادیر 2 و 4 درصد وزنی منجر به تشکیل رسوب e-CuZn4 در نواحی بین دندریتی شد. علاوه براین با کاهش نرخ سرمایش، مورفولوژی رسوبات e از حالت نیمه ورقه ای به کروی شکل تغییر کرد.

به دلیل اینکه تاب کاری میان بحرانی یکی از مراحل عمده تولید فولاد دوفازی به شمار می رود، مطالعه تشکیل آستنیت در این فولادها از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق، تاثیر میزان نورد سرد اولیه و دمای تاب کاری بر تشکیل آستنیت در فولاد ساده کم کربن مورد بررسی قرار گرفت. برای اینمنظور، ورق های فولادی بهمیزانهای متفاوتی نورد سرد شدند و در دماهای مختلف تحت عملیات تاب کاری میان بحرانی قرار گرفتند و سپس، در محلول آب نمک و یخ سریع سرد شدند. برای بررسی روند گسترش ریزساختار و نیز، تعیین تاثیر عوامل مختلف بر جوانه زنی و رشد آستنیت (مارتنزیت در دمای اتاق)، نمونه ها در طول عملیات تاب کاری در بازه های زمانی مشخصی سریع سرد شدند و برای بررسیهای ریزساختاری، مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان دادند که انجام نورد سرد و فرایندهای دیگری که افزون بر تشکیل آستنیت، حین مراحل مختلف هنگام گرمایش نمونه تا دمای استحاله، اتفاق می افتند، می توانند بهمیزان زیادی ریزساختار اولیه و در نتیجه، نحوه جوانه زنی و رشد آستنیت را تحت تاثیر قرار دهند. در ریزساختار فولادهای نورد نشده و نورد شده بهمیزان 50 درصد، آستنیت (مارتنزیت در دمای اتاق) در محل توده های پرلیت تشکیل شد، اما در ریزساختار فولاد نورد شده بهمیزان 70 درصد، کروی شدن لایه های سمنتیت باعث شد تا آستنیت از ریزساختاری شامل ذرات سمنتیت در زمینه فریتی تشکیل شود. در این حالت، جوانه زنی و رشد آستنیت به طور عمده در مرز دانه های فریت زمینه صورت گرفت. افزون بر این، مشخص شد که دمای تاب کاری میان بحرانی تاثیر قابل ملاحظه ای بر سینتیک تشکیل آستنیت دارد. سینتیک تشکیل آستنیت با استفاده از روش (Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogrov) JMAK مدل سازی شد. بر اساس نتایج مدل سازی مشخص شد که تغییر ریزساختار فولاد بوسیله ی انجام نورد سرد تاثیر قابل ملاحظه ای بر سرعت تشکیل آستنیت در طول تاب کاری میان بحرانی دارد.

در این تحقیق عوامل موثر در ایجاد آلاینده های کربنات و اگزالات در فرآیند بایر مجتمع آلومینای جاجرم تعیین شده است. در حذف شیمیایی کربنات و اگزالات سدیم محلول در لیکور آلومینات سدیم به طور جداگانه از آلومینات باریم با ساختارهای Ba2Al2O5 ، Ba2Al4 (OH)16 و BaAl2O4، آلومینات کلسیم (Ca3Al2 (OH)12) و فسفات سدیم (Na3Po4) و آهک استفاده گردید. بررسی اثر دما، غلظت سود کاستیک، آلومینا و کربنات سدیم نشان داد، استفاده از آلومینات باریم با ساختار Ba2Al4 (OH)16 با راندمان 80.2 % حذف کربنات و استفاده از فسفات سدیم و آهک با راندمان 56.1% در حذف اگزالات بیشترین راندمان را دارا می باشند. نتایج همچنین نشان دادند 66.9% کربنات ورودی از آهک بوده و بوکسیت نیز عامل99.9% از اگزالات سیکل بایر می باشد.

در دهه اخیر، عملیات پوشش دهی سطوح با استفاده از فرآیند آلیاژسازی مکانیکی که در این مقاله «پوشش دهی مکانیکی سطح (Surface Mechanical Coating (SMC)) » معرفی شده است، به عنوان روشی نوین و بنیادی مورد توجه برخی از محققین قرار گرفته است. در تحقیق پیش رو، بررسی تاثیر پارامتر سرعت آسیاکاری بر فرآیند پوشش دهی مکانیکی سطح (SMC) در بازه 200 تا 500 دور بر دقیقه برای دو مدت زمان 20 و 60 ساعت آسیاکاری مدنظر واقع شده است. از آنجایی که افزایش سرعت آسیاکاری منجر به افزایش انرژی وارده به پودر و همچنین افزایش دمای محفظه می گردد، لذا تغییرات ریزساختاری و ترکیبی در پودر و پوشش اجتناب ناپذیر است. بدین منظور جهت بررسی های ساختاری و ترکیبی از آنالیز پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکرو آنالیزر پروب الکترونی استفاده گردید. لازم به ذکر است که، به منظور انجام عملیات پوشش دهی، از پودر مس به همراه گلوله نیکل استفاده گردید و بررسی ها از چهار منظر مختلف مورد توجه قرار گرفت؛ سطح خارجی پودر و گلوله و سطح مقطع برشی پودر و گلوله. نتایج نشان داد که تکمیل تشکیل محلول جامد Cu-Ni برای نمونه های با مدت زمان 20 ساعت آسیاکاری، در سرعت 400 دور بر دقیقه و برای نمونه های با مدت زمان 60 ساعت آسیاکاری، در سرعت 300 دور بر دقیقه حاصل گردیده است. همچنین مشخص گردید که در نمونه با 60 ساعت آسیاکاری در سرعت 400 دور بر دقیقه ضخیم ترین پوشش (حدود 220 میکرومتر) حاصل گردیده است. ضمنا مکانیزم تشکیل پوشش حین فرآیند SMC با توجه به بررسی های میکروسکوپی استخراج گردید.

هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر ترکیبات بین فلزی بر استحکام جوش های اصطکاکی تلاطمی نقطه ای آلومینیم- فولاد بوده است. متغیرهای فرایند، سرعت چرخشی و زمان ماند ابزار بودند. بررسی های ریزساختاری فصل مشترک اتصال توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی انجام پذیرفت. نتایج آزمون کشش-برش نشان داد که در تمامی سرعت های چرخشی مورد استفاده، استحکام اتصالات با افزایش زمان ماند، افزایش می یابد. علاوه بر این، در زمان های ماند مشابه، سرعت های چرخشی بالاتر منجر به دست یابی به اتصالات مستحکم تری گردید. مشاهدات ریزساختاری فصل مشترک اتصال، نشان داد که رشد ضخامت لایه بین فلزی تا 5 میکرومتر منجر به افزایش استحکام جوشها می گردد.

توزیع دما و تنش های پسماند در پوشش سد حرارتی سه لایه La2Zr2O7/8YSZ/NiCrAIY تحت یک چرخه حرارتی ترکیبی و واقعی به کمک نرم افزار تجاری اباکوس شبیه سازی شد. از تکنیک کاهش زمان حل به روش مقیاس دهی جرمی برای جلوگیری از اعوجاج بیش از حد مش-بندی، کاهش خطای عددی و واگرایی استفاده گردید. نتایج نشان داد که استفاده از روش افزایش جرم المان ها و جابجایی گره ها بصورت تطبیق پذیر باعث افزایش سرعت حل می شود که دلیل آن بزرگتر شدن نموهای حلی در فرایند است. نتایج شبیه سازی نشان داد که تنش های پسماند در منطقه پوشش محافظ و نه زیرلایه تمرکز یافته است و این به نوبه خود باعث بهبود و افزایش عمر این محصول محافظ می باشد. تحلیل عددی نشان داد که بیشترین میزان اعوجاج بصورت عمده در ناحیه پوششهای سرامیکی متمرکز شده است.

امروزه کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به دلیل دارا بودن خواص مطلوب فیزیکی و مکانیکی در صنایعی که به نوعی نیاز به مواد سبک و در عین حال مستحکم دارند، به طور وسیعی کاربرد یافته اند. این خواص مطلوب در کامپوزیت های با ساختار نانو بسیار چشمگیرتر و شاخص تر است. در تحقیق حاضر، فرایند اتصال نمونه های ورق آلیاژی آلومینیوم تقویت شده با ذرات میکرومتری آلومینا، به روش فاز مایع گذرا مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر پارامترهای دما و زمان بر روی خواص اتصال بررسی شد. در حوالی درز تمام اتصال ها، ترکیبات بین فلزی سخت، تجمع ذرات آلومینا، میکرو ترک و حفراتی دیده شد که با فاز جامد a–Al پرشده اند و در درون آن ها ذرات پراکنده و ریز CuAl2 مشاهده شد. با افزایش دمای اتصال، به دلیل افزایش حجم مذاب ایجاد شده در درز، سطح وسیع تری از درز اتصال، میکرو ترک وحفرات توسط مذاب پر شد. از طرفی ریزساختار اتصال های انجام شده در دماهای بالاتر حاوی ذرات کمتری از رسوب نسبت به ریزساختار اتصال های انجام شده در دماهای پایین تر می باشد، همین عامل نیز موجب کاهش سختی فاز جامد a–Al با افزایش دمای اتصال شد. در دمای اتصال 590 درجه ی سانتی گراد، با افزایش زمان اتصال استحکام اتصال ها افزایش می یابد طوری که حداکثر استحکام برشی در همین دما و زمان اتصال 30 دقیقه، در حدود 82 در صد استحکام برشی فلز پایه بدست آمد. سطوح شکست بررسی شده، دیمپل های برشی و نرم و تغییرشکل پلاستیک را نشان داد که بعضا در انتهای آن ها ذراتآلومینادیده می شود. در دماهای اتصال پایین با افزایش زمان، استحکام اتصالات افزایش یافت. در دماهای اتصال بالاتر که انجماد هم دما کامل شد، افزایش زمان موجب کاهش مقدار مس و کاهش ذرات رسوبی در زمینه ی نرم فاز جامد a–Al شد و در نتیجه استحکام اتصال ها کاهش یافت.