مهندسی متالورژی و مواد
سال:1403 | دوره:35 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

آلیاژهای سنگین تنگستن با استفاده از تف جوشی فاز مایع برای استفاده در وزنه های تعادل، محافظ های تشعشع و پرتابه های ضدزره ساخته می شوند. تغییر در هر کدام از متغیر های ساخت این آلیاژها تاثیر قابل ملاحظه ای بر رفتار مکانیکی این آلیاژها دارد. هدف از پژوهش حاضر تاثیر عملیات حرارتی آنیل چند مرحله ای بر استحکام فصل مشترک ذرات تنگستن با زمینه در آلیاژ فوق است. آلیاژ تنگستن با ترکیب شیمیایی Fe95/1-Ni5/4-W5/93 (درصد وزنی) ابتدا در قالب پلاستیکی فشرده سازی (ایزواستاتیک سرد) شد و پس از فرایند تف جوشی فاز مایع در دمای °C 1480، دو سیکل عملیات حرارتی آنیل بر روی نمونه ها انجام شد. به منظور بررسی ویژگی های مکانیکی از آزمون کشش و سختی استفاده شد. همچنین ریز ساختار و سطح شکست (حاصل از آزمون کشش) این نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان می دهد به دلیل تنش های حرارتی در هنگام سرمایش و گرمایش در حین انجام عملیات حرارتی آنیل چند مرحله ای فاز زمینه به فصل مشترک ذرات تنگستن نفوذ کرده و باعث کاهش میزان مجاورت (از 44/0 به 31/0) این ذرات شده است. همچنین انجام عملیات حرارتی آنیل چند مرحله ای سبب کاهش ناخالصی ها در فصل مشترک ذرات تنگستن با زمینه شده و این امر سبب افزایش استحکام نهایی (از 842 مگاپاسکال به 960 مگاپاسکال) شده است. مقایسه تصاویر شکست نگاری نمونه اولیه با نمونه های آنیل چند مرحله ای بیان گر تغییر حالت شکست از کسختگی در محل اتصال ذرات تنگستن و زمینه به شکست در فاز زمینه می باشد.

فرآیند نورد از رو ش های رایج و پرکاربرد در تولید و شکل دهی قطعات مختلف می باشد. فرآیند نورد خواص مکانیکی و ریزساختار مواد را تحت تاثیر قرارداده که این امر در تولید محصولات اهمیت فراوانی دارند. چاپ سه بعدی یا ساخت افزایشی از روش های جدید در تولید قطعات محسوب شده که توانایی ساخت قطعات را بطور مستقیم از روی مدل های دیجیتال داد. این فرآیند مبتنی بر ساخت قطعات بصورت لایه لایه بوده و می تواند قطعات مختلف را در زمان کوتاه و با دقت بالا تولید نماید. ویژگی های منحصر به فرد روش ساخت افزایشی مانند آزادی در طراحی، عدم نیاز به قالب و تجهیزات کمکی، تولید قطعات پیچیده و یکپارچه سازی قطعات موجب توجه بسیاری از صنایع مانند هوافضا، نفت و گاز، صنایع دریایی و خودرو به استفاده از این روش تولیدی شده است. البته مشکلاتی مانند وجود عیوب ساختاری، اعوجاج، تنش پسماند و ناهمسانگردی خواص مکانیکی مواد از چالش های موجود در تولید افزایشی یا پرینت سه بعدی قطعات محسوب می شود. استفاده از فرآیند نورد جهت اصلاح قطعات پرینت سه بعدی شده، یکی از روش های بهبود میکروساختار و خواص مکانیکی مواد می باشد. استفاده از ترکیب فرآیند نورد و ساخت افزایشی می تواند با همگن سازی و ریزدانه کردن ساختار ماده سبب افزایش سختی و استحکام شده و قابلیت افزایش طول را نیز بهبود بخشد. همچنین این فرآیند توانایی کاهش اعوجاج و تنش پسماند را در قطعات تولید شده با روش ساخت افزایشی دارد.

شبکه های فلزی- فنولی، یک سیستم شبکه ترکیبی آلی- معدنی در حال ظهورند که به تدریج در سال های اخیر توسعه یافته است و با استفاده از هماهنگی بین یون های فلزی و لیگاندهای آلی حاوی گروه های فنول، مانند گالول یا کاتکول، ویژگی ها چندمنظوره عالی نظیر خواص ضدالتهابی، آنتی اکسیدانی و ضدباکتریایی را از خود نشان داده اند. این مواد خواص سطح را به طور قابل توجهی تغییر می دهند و می توانند منجر به بهبود عملکرد در رفتارهایی مانند مقاومت به خوردگی، آب گریزی، زیست سازگاری و اتصال مولکول های خاص به سطوح مختلف، ازجمله فلزات، اکسیدها، پلیمرها و مواد زیستی شوند. علاوه بر این، شبکه های فلزی- فنولی به دلیل فرآیند سنتز آسان، زیست سازگاری عالی و خواص ضدمیکروبی برجسته ناشی از حضور پلی فنول ها و یون های فلزی، توجه گسترده ای را در جلوگیری از عفونت ها و ایجاد روش های درمانی پیشرفته سرطان به خود جلب کرده اند. هدف این مقاله، مروری بر کاربردهای اخیر زیست پزشکی شبکه های فلزی- فنولی در ساختارهای مختلف با تمرکز بر خواص ذاتی آنها از جمله خواص ضدمیکروبی و ضدسرطانی جدید است.

پیش بینی دقیق منحنی های حد شکل دهی (FLCs) برای بهبود شکل پذیری ورق های فولادی حیاتی بوده و به طور قابل توجهی بر صنایعی مانند خودروسازی و هوافضا تأثیر می گذارد. علیرغم اهمیت آن، روش های فعلی تعیین FLC پیچیده بوده و توسعه مدل های پیش بینی قابل اعتمادتر و ساده تر ضروری است. هدف این مقاله ارائه روابط تئوری ساده برای پیش بینی دقیق کرنش های حدی و رسم FLC ورق های فولادی است. چهار نقطه خاص روی FLC انتخاب شد و کرنش های حدی حداکثر و حداقل در این نقاط با استفاده از مدل های تحلیلی بر پایه شبیه سازی المان محدود مدل M-K تعیین شدند. دو دسته متفاوت از پارامترها در نظر گرفته شد: پارامترهای مدل GTN (پارامترهای مقیاس میکرو) و متغیرهای معادله سوئیفت (پارامترهای مقیاس ماکرو). کسر حجمی اولیه، پارامتر تنظیم (q2)، کسر حجمی بحرانی حفره، کسر حجمی جوانه زنی، ضریب استحکام، کرنش اولیه و توان کرنش سختی هفت پارامتری هستند که به عنوان ورودی های طرح آزمایش از نوع مرکب مرکزی تعریف شدند. هر آزمایش در چهار مسیر شکل دهی مختلف شبیه سازی شد و از این طریق مختصات چهار نقطه روی FLC بدست آمد. درون یابی داده های شبیه سازی به تشکیل توابع تحلیلی کاربردی برای پیش بینی FLC ورق های فولادی شد. صحت این توابع با محاسبه FLCهای مختلف برای مقادیر تصادفی پارامترها و مقایسه آنها با FLCهای حاصل از شبیه سازی مدل M-K نشان داده شد. نتایج نشان داد که روابط بدست آمده FLC ورق های فولادی را با دقت خوبی پیش بینی می کند. کرنش حدی پیش بینی شده در ناحیه کرنش صفحه ای AISI304 برابر با 3647/0 بود که خطای 44/0 درصد را نسبت به مقدار تجربی 370/0 نشان می دهد.

در این تحقیق به بررسی خواص مکانیکی (میکروسختی و سایش) نانو کامپوزیت های با زمینه Al-8Si-3Cu-2Zn به همراه درصدهای وزنی 0، 2 و5 درصد وزنی از نانوصفحات دی سولفید تنگستن پرداخته شده است. نانوکامپوزیت مورد بررسی از طریق روش آسیای مکانیکی و پرس گرم تحت دمای 510 درجه سانتی گراد تولید شده است. ریز ساختارهای پودر ها قبل و بعد از آسیای مکانیکی و نمونه های تف جوشی شده از طریق میکروسکوپ الکترونی (SEM) مورد مطالعه قرار گرفت. با بررسی سطوح ساییده شده پس از تست سایش توسط میکروسکوپ الکترونی علت کاهش وزن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که با افزودن نانوصفحات دی سولفید تنگستن تا 5 درصد وزنی، میکروسختی نمونه ها بیش از دو برابر افزایش پیدا می کند و از 50 ویکرز برای Al-8Si-3Cu-2Zn به 101 ویکرز برای نانوکامپوزیت Al-8Si-3Cu-2Zn -5%WS2 می رسد. با توجه به نتایج تست های سایش نرخ سایش برای Al-8Si-3Cu-2Zn -5%WS2 به ترتیب به مقدار 32 درصد نسبت به زمینه آلیاژی Al-8Si-3Cu-2Zn کاهش پیدا کند. بنابراین از نانوکامپوزیت Al-8Si-3Cu-2Zn -5%WS2 می توان به عنوان یک نانوکامپوزیت خود روانکار با خواص سایشی مطلوب استفاده کرد.

در این پژوهش اثر دما و زمان آنیل انحلالی که توسط تحلیل ترمودینامیکی آلیاژ با نرم افزار Procast® انتخاب شد؛ بر سختی و ریزساختار سوپرآلیاژ TM-321 بررسی شده است. دمای 1080 درجه ی سانتیگراد، کسرحجمی یوتکتیک از 9 درصد در حالت ریختگی به 7/1 درصد در 4 ساعت کاهش یافته است و سپس در 6 ساعت تغییر محسوسی نداشته و در دمای 1180 درجه ی سانتیگراد و زمان 2 ساعت به 9/0 درصد کاهش یافته است. در زمان های 4 و 6 ساعت در دمای 1180 درجه ی سانتیگراد، خوشه های پرتعداد و ریز γˊ تشکیل شده اند. خوشه ای شدن در ایجاد توزیع مناسبی از اندازه و مورفولوژی γˊ اخلال ایجاد خواهد کرد. لذا، محلول سازی در 1180 درجه ی سانتیگراد و 2 ساعت، کمترین کسرحجمی فاز یوتکتیک(9/0 درصد)، بیشترین انحلال و کاهش اندازه فازγˊ اولیه(از 247 به 84 نانومتر) و در نهایت کاهش کسرحجمی کاربیدها از حدود 2 به 1 درصد را داراست که به عنوان بهترین شرایط محلول سازی در این پژوهش انتخاب شده است.