پژوهش نامه ریخته گری
سال:1397 | دوره:2 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

دو آلیاژ Al-Zn-Mg-Cu با مقدار زیرکونیم مساوی و اسکاندیم متفاوت (05/0 و 1/0 درصدوزنی) تحت عملیات ذوب در کوره مقاومتی و ریخته گری در قالب چدنی قرار گرفته و پس از انجام آزمایش های ICP، کوانتومتری و DSC، تحت عملیات همگن کردن، انحلال و عملیات حرارتی T6 قرار گرفتند. با استفاده از مشاهدات میکروسکپی و آنالیز DSC، دما و زمان همگن کردن نمونه های آلیاژ به ترتیب ° C 500 و 12 ساعت برای آلیاژ Al-Zn? Mg-Cu-0. 1Sc- 0. 09Zr و ° C 490 و 12 ساعت برای آلیاژ Al-Zn-Mg-Cu-0. 0. 05Sc-0. 09Zr به دست آمد. آلیاژها در دمای انحلال حاصل از نتایج آزمایش سختی و مشاهدات میکروسکپی توسط FESEM تحت عملیات انحلال قرار گرفته و سپس در دمای C ° 120 به مدت 12 ساعت تحت عملیات حرارتی T6 قرار گرفتند. بررسی های میکروسکپی نشان داد که فازهای غالب در ریزساختار ریختگی T(Al2Mg3Zn3) همراه با محلول جامد مس و فاز MgZn2 است و فاز یوتکتیک 10 درصد ریزساختار را تشکیل می دهد. بررسی ریزساختار ریختگی و همگن شده نشان داد که هیچ فاز حاوی اسکاندیم و زیرکونیمی در ریزساختار وجود ندارد. پس از انجام عملیات همگن کردن مقدار فاز یوتکتیک به 3 درصد کاهش یافت. فاز غالب مشاهده شده در ریزساختار همگن شده، فازهای حاوی آهن است. پس از عملیات انحلال، کسر حجمی فاز یوتکتیک ثابت مانده و فاز MgZn2 در زمینه حل شد. پس از انجام عملیات حرارتی T6 در دمای ° C 120، نانو ذرات Al3(Sc، Zr) و MgZn2 در مرزهای دانه ای و درون ریزساختار مشاهده شد.

کیفیت مطلوب شمش تولیدی به روش ریخته گری پیوسته همواره یکی از دغدغه های اساسی در صنعت فولاد است. قالب مسی یکی از اصلی ترین اجزای ریخته گری پیوسته فولاد است که پدیده های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی که در منطقه نزدیک منیسک آن رخ می دهند نقش مهمی در کیفیت سطحی شمش دارند. در این مقاله چند متغیر موثر شامل اثر روانکاری سطح قالب، ایجاد منیسک و تشکیل نوع خاصی از سل گالوانیک مورد بر کیفیت شمش مورد بررسی قرار گرفته اند. با توجه به نظریه ساختار یونی مذاب و تحلیل های صورت گرفته بر سرباره متالورژیکی، می توان گفت که فاز سرباره مذاب پودر قالب، یک مایع یونی(فصل مشترک مس/ آهن) است به طوری که در پودر تولید شده توسط شرکت STOLLBERG نیرو محرکه تا 1/9 ولتی ایجاد می شود. بر اساس متغیرهای خنک کنندگی قالب مسی، مدل محاسبه سه بعدی ایجاد شد و توزیع سه بعدی درجه حرارت، تنش و کرنش حرارتی به صورت عددی با استفاده از روش المان محدود ( FEM ) شبیه سازی شده و حداکثر تغییر شکل قالب مسی حدودmm 0/04-، بالاترین دمای داخلی تیوب مسی ° C 220 و حداکثر تنش حرارتی MPa 390 بدست آمد. بر اساس نتایج بزرگ ترین اختلاف دما از بالا به پایین قالب بیش تر از 10 درجه نبوده و حداکثر تغییر شکل حرارتی قالب مسی در موقعیت 30 میلی متر پایین تر از منیسک ظاهر می شود، اما به اندازه کافی قوی نیست که باعث ایجاد ترک شود. علاوه بر این، تاثیر پودر با قلیائیت های مختلف بر خصوصیات علامت های ناشی از نوسان قالب بر روی سطح شمش در نظر گرفته شد. بر اساس تصاویر میکروسکوپی از نشانه های نوسان می توان گفت که استفاده از پودر ریخته گری اسکریولیت سبب می شود که نشانه های نوسان کوتاه تر و با عمق کم تر نسبت به استفاده از پودر ریخته گری آکوترم است.

هدف از این مقاله، مطالعه ریزساختار، خواص سختی و مقاومت سایشی لایه های درونی، میانی و بیرونی لوله سبک از جنس آلومینیم مدرج گروه 3000 حاوی 3/2 درصد وزنی لیتیم است. به همین منظور، با استفاده از دستگاه ریخته گری گریز از مرکز افقی به صورت درجا، فلز مدرج آلومینیم-8/1 درصدوزنی سیلیسیم-2/7 درصدوزنی مس-2/3 درصدوزنی لیتیم در دمای بارریزی 750 درجه سانتیگراد و دور نهایی قالب برابر با 1000 دور بر دقیقه که تا دمای 150 درجه سانتی گراد پیش گرم شده بود، تولید شده است. ارزیابی ریزساختار با کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی VEGA2، ارزیابی سختی با روش میکروسختی سنجی ویکرز در نیروی 50 گرم و ارزیابی مقاومت به سایش با روش پین روی دیسک تحت تنش 7/6 مگاپاسکال در مسافت 1000 متر انجام شده است. نتایج حاکی از این است که از سطح بیرونی به سمت سطح درونی لوله مدرج، مقدار عناصر لیتیم، سیلیسیم و مس به تدریج زیاد شده است به طوری که مجموع فازهای موجود در زمینه مانند ترکیبات بین فلزی بتا (آلومینیم-لیتیم)، آلومینیم-سیلیسیم و آلومینیم-مس از 17 درصد حجمی به 35 درصد حجمی، افزایش یافته است. به همین دلیل، سختی سطح بیرونی از 95 ویکرز به 251 ویکرز در سطح درونی، افزایش یافته است. به تبع آن مقاومت به سایش سطح درونی نسبت به سطح بیرونی، 18 درصد افزایش داشته است.

این پژوهش به تاثیر مقادیر مختلف آلومینیم بر ریزساختار و خواص چدن های با گرافیت کروی تولیدشده به روش منیزیم در راهگاه اختصاص دارد. به این منظور چدن با گرافیت کروی به ترتیب حاوی 3/7، 6/4 و 7/5 درصد وزنی آلومینیم به صورت Y بلوک در ماسه معمولی و به روش منیزیم در راهگاه تهیه شد. پس از آماده سازی نمونه ها بر اساس روش های متداول، ریزساختار چدن های تولیدشده با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. تعیین ترکیب شیمیایی نمونه ها به وسیله آنالیز عنصری کوانتومتری، طیف سنجی فلورسانس اشعه ایکس و آنالیز LECO و شناسایی فازهای رسوب کرده توسط آزمون تفرق اشعه ایکس انجام شد. نتایج بررسی ها، بیانگرتغییر مورفولوژی و افزایش میزان پرلیت رسوب کرده براثر افزایش مقدار آلومینیم. همچنین فاز پرلیت و فریت به ترتیب افزایش سختی به میزان 178 و 164 ویکرز را با افزایش آلومینیم از 3/7 به 7/5 درصد وزنی نشان می دهد. افزایش تعداد کره ها از 422 به 668 در واحد سطح، کاهش اندازه دانه و کرویت گرافیت ها به ترتیب از 13/1 به 8/8 میکرومتر و از 60 به 48 درصد، از دیگر نتایج است. شرایط بروز هرکدام از فازهای فوق مورد بحث قرارگرفته است.

در این پژوهش اثر متغیرهای اصلی فرایند ریخته گری کوبشی شامل فشار کوبش، دمای فوق ذوب و مدت زمان اعمال فشار بر ریزساختار، خواص مکانیکی و مقاومت به سایش آلیاژ آلومینیمA356 مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور اثر متغیرهای مذکور هر کدام در سه سطح روی سختی، استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی، ازدیاد طول نسبی و جرم از دست رفته در اثر سایش مورد ارزیابی قرار گرفتند. ریخته گری کوبشی با استفاده از یک پرس 20 تنی با قالب فلزی با محفظه ای به شکل استوانه انجام شد. بررسی های ریزساختاری توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش سایش به روش پین روی دیسک در شرایط ثابت تا مسافت 2000 متر بررسی شد. نتایج نشان داد که اعمال فشار کوبش موجب می شود که دندریت های فاز آلفا آلومینیم و سل های یوتکتیک در ریزساختار ظریف تر شده و عیوب ریختگی کاهش یابد. همچنین متغیرهای فشار کوبش، مدت زمان اعمال فشار و دمای فوق ذوب به ترتیب بیشترین اثر را بر خواص مکانیکی و سایش دارند. با افزایش فشار کوبش از 60 به MPa 90 و بالاتر، مکانیزم سایش چسبان در مقایسه با خراشان ضعیف تر شده و نوع سایش از سایش شدید به سایش ضعیف تغییر می یابد که این موضوع موجب بهبود مقاومت به سایش می شود. فشار کوبش حداقل MPa 90، مدت زمان اعمال فشار حداقل 30 ثانیه و دمای فوق ذوب در مقدار 50 تا C ° 100، محدوده پیشنهادی برای دستیابی به مناسبترین مقاومت به سایش و خواص مکانیکی است.

فرآیندهای نیمه جامد، مشتمل بر شکل دهی مخلوطی نیمه جامد-نیمه مذاب بوده که یا با استفاده از روش های ریخته گری و یا شکل دهی مکانیکی، شکل های مختلف قطعه را می توان تولید نمود. نکته کلیدی این فرآیندهای ساخت مواد، ایجاد ساختاری غیردندریتی در مخلوط نیمه جامد است. در این تحقیق، با استفاده از یک دستگاه ارتعاش مکانیکی که قابلیت کنترل اتمسفر محیط را دارد، به بررسی تاثیر شرایط مختلف بر روی آلیاژ آلومینیم A380 پرداخته شده است. جهت تحلیل داده های آزمایش از روش آماری تاگوچی استفاده شده است تا بتوان تعداد آزمایش ها را کاهش داد. نتایج آماری نشان داد که متغیر دما بیشترین تاثیر که معادل 64 درصد است را در ریخته گری نیمه جامد آلیاژ A380 آلومینیم دارد. همچنین دمای º C625، مناسب ترین دمای بارریزی انتخاب شد. فرکانس ارتعاش نیز با تاثیری در حدود 32 درصد در جایگاه دوم و زمان ارتعاش با تاثیری در حدود 3 درصد در جایگاه سوم قرار می گیرد که هر دو در بالاترین سطح خود بهترین عملکرد را دارند.