مهندسی متالورژی
سال:1397 | دوره:21 | شماره:2 (70 پیاپی) |تعداد مقالات:8

آلیاژ Ni-Cu با درصد وزنی (%6/29-4/70) توسط کوره ذوب مجدد قوسی تحت خلاء (VAR) ذوب ریزی شد. بررسی یکنواختی نمونه ها با استفاده از آنالیزهای پلاسمای کوپل القایی (ICP) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) ایدکس حاکی از ایجاد یکنواختی مطلوب بعد از 4 بار ذوب مجدد می باشد. نتایج بررسی دمای کوری آلیاژ توسط دستگاه مغناطش سنج نمونه ارتعاشی(VSM) تحت تاثیر عملیات حرارتی مختلف نشان دهنده افزایش دمای کوری با گذار آهسته از منطقه دمایی استحاله منظم-نامنظم در دیاگرام فازی و یا گرمایش تا منطقه مذکور می باشد. به این صورت که دمای کوری آلیاژی که بعد از ذوب کوئنچ می شودͦ C 60، آلیاژی که بعد از ذوب به مدت 24 ساعت در دمایͦ C 1000 آنیل می شود و سپس در آب کوئنچ می شودͦ C 40 و آلیاژی که بعد از ذوب و کوئنچ تا دمایͦ C 70 گرم می شود ͦ C 5/45 می باشد. فاصله صفحات متوالی در ساختار کریستالی آلیاژ که با استفاده از دستگاه پراش پرتو ایکس (XRD) محاسبه شد نشان دهنده افزایش ناچیز فاصله صفحات کریستالی در نمونه بدون انجام عملیات حرارتی، در نتیجه ی فرآیند خوشه ای شدن است. علاوه بر آن تصاویر حاصل از بررسی مورفولوژی سطحی آلیاژ با استفاده از میکروسکوپ نوری فرآیند خوشه ای شدن در شرایط مذکور را تایید می کند.

در این پژوهش لایه های نیترید زیرکونیوم روی سیلیکون و فولاد زنگ نزن 304 با روش کندوپاش مغناطیسی واکنشی پوشش داده شدند. تاثیر ولتاژ بایاس زیرلایه روی ساختار لایه ها، مورفولوژی و سختی مورد بررسی قرار گرفت. لایه ها بوسیله ی پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسختی سنجی و میکروسکوپ نیروی اتمی آنالیز شدند. بر اساس الگوهای پراش اشعه ایکس، تنها پیک های پراش ZrN مربوط به صفحات (111) و (200) مشاهده شدند که با افزایش ولتاژ بایاس از 0 تا 150 ولت اندازه دانه ها از 19 نانومتر به 13 نانومتر کاهش یافتند. علاوه براین، مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح مقطع همه ی لایه های نیترید زیرکونیوم، ساختار ستونی را نشان دادند. همچنین تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی از سطح پوشش ها افزایش زبری سطح پوشش ها با افزایش ولتاژ بایاس را نمایش دادند. افزایش ولتاژ بایاس تاثیر مستقیم روی اندازه سختی پوشش ها داشت که برای نمونه با بایاس 100 ولت به اندازه بیشینه حدود 1720 ویکرز رسید. در ضمن اعمال ولتاژ بایاس تا یک حد بحرانی باعث افزایش تراکم لایه همراه با حذف تخلخل ها و افزایش تنش فشاری می شود و در صورتیکه مقدار ولتاژ بایاس بیشتر از 100 ولت اعمال شود، به دلیل افزایش احتمال پدیده کندوپاش مجدد، خواص مکانیکی پوشش افت می کند.

اندازه گیری گرانروی مذاب فلزات می تواند اطلاعات مفیدی برای فرایندهای تولیدی که بر پایه ذوب و انجماد باشد فراهم کند. در این مقاله از روش سقوط گلوله برای اندازه گیری گرانروی مذاب روی استفاده شده است. از انجایی که مذاب فلزات کدر هستند برای بررسی روند حرکت ساچمه در مذاب تغیراتی در روش مرسوم اعمال شده است. برای حل این مشکل و بررسی حرکت ساچمه در داخل مذاب مفتول نازک فولادی به ساچمه فرو رونده اتصال داده شد تا سرعت سقوط از انتهای مفتول فولادی که خارج از مذاب قرار می گیرد اندازه گیری شود. تغییرات گرانروی مذاب روی در دماهای مختلف اندازه گیری شده است و همانطور که انتظارمی رفت با افزایش دما گرانروی مذاب کاهش یافته است. با افزایش 300 درجه سانتیگراد گرانروی cP 474/0 کاهش یافته است. نرخ کاهش گرانروی در ابتدا زیاد (cP/° C004/0) ولی با افزایش بیشتر دما نرخ کاهش گرانروی کاهش (cP/° C0001/0) محسوسی یافته است. مذاب روی از سیالات ظریف بر است یعنی با افزایش نرخ برش و سرعت متوسط سقوط ساچمه گرانروی کاهش یافته است.

در این پژوهش اثر دمای ریخته گری سوپر آلیاژ پایه آهن و نیکل N-155 بر مشخصات ریزساختاری و خواص مکانیکی گرم در این پژوهش اثر دمای ریخته گری سوپر آلیاژ پایه آهن-نیکل N-155 بر مشخصات ریزساختاری و خواص کشش گرم آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. مذاب در دماهای 1420، 1460، 1500، 1540 و 1580 درجه سانتی گراد به داخل قالب های سرامیکی پیش گرم شده در محیط خلاء ریخته-گری شدند. سپس نمونه های ریخته شده در یک محفظه عایق تا دمای محیط سرد شدند. نتایج نشان داد که ریزساختار ریختگی آلیاژ شامل تک فاز گاما و فازهای رسوبی کربونیتریدی (MCN) است. در دمای ریختگی کمتر از 1460 ریز ساختار آلیاژ بدلیل وجود کاربید های اولیه شامل دانه های هم محور ریز است و با افزایش دمای ریختگی ریز ساختار اصلاح شده دندریتی درشت در جهت انتقال حرارت رشد یافته اند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که مورفولوژی فاز کاربیدی در دمای کمتر از 1460 از شکل script-like و بلوکی شکل در زمینه و مرز دانه ها در دماهای بالاتر به شکل فیلم های نازک و ناپیوسته عمدتا در مرز دانه آستنیت تبدیل شده اند. نتایج آزمون استحکام کششی گرم نشان داد که با افزایش دمای ریختگی تا 1500 درجه سانتی گراد بدلیل ایجاد ساختار اصلاح شده استحکام کششی تا 310 مگاپاسکال افزایش یافته است و با افزایش بیشتر دمای ریختگی بدلیل افزایش اندازه دانه و تغییر مورفولوژی کاربید به 245 مگاپاسکال کاهش پیدا کرده است، همچنین درصد ازدیاد طول به طور پیوسته با افزایش دمای ریخته گری افزایش پیدا کرده است

فرایندهای تغییرشکل پلاستیک شدید از جمله فرایندهایی هستند که در چند دهه اخیر بسیار مورد توجه محققین واقع شده اند. در تغییرشکل های پلاستیک شدید کرنش اعمالی مقدار بالاتری نسبت به فرایندهای معمولی تغییرشکل دارد که بسته به نوع تغییرشکل این مقدار متغیر می باشد. اکستروژن برشی ساده (SSE) و نورد تجمعی (ARB) از جمله فرایندهای تغییرشکل پلاستیک شدید برای دست یابی به ساختارهای نانومتری هستند. در پژوهش حاضر به منظور تکامل ساختار، ایجاد ساختار ریز دانه، بهبود و افزایش استحکام و سختی، مس خالص تجاری تحت فرآیند ARB و SSE قرارگرفت. تعداد پنج پاس نیروی پرس و هفت مرحله نورد تحت شرایط یکسان در دمای محیط بر نمونه ها اعمال گردید. پس از تهیه نمونه های فرآوری شده با استفاده از دو روش فوق، آنالیز ساختاری و مکانیکی در مراحل مختلف فرایند به منظور بررسی خواص انجام شد. خواص مکانیکی نمونه-های استاندارد تهیه شده با انجام آزمون های سختی و کشش ارزیابی شد. آزمایش ها نشان دادند که سختی، تنش تسلیم و استحکام با افزایش مراحل ARB و SSE بطور چشمگیری افزایش می یابند. همچنین نتایج بیانگر آن بود که نمونه های فرآوری شده با استفاده از روش ARB از لحاظ مشخصات ریزساختاری و رفتار مکانیکی دارای خواص بهتر و بارزتری نسبت به روش SSE می باشد. ساختار لایه ای نیز با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی شد.

در این پژوهش، خوردگی ناشی از عوامل میکروبیولوژیک در اثر متابولیسم باکتری های احیا کننده سولفات (SRB) توسط رفتار الکتروشیمیایی و پدیده های سطحی مورد ارزیابی قرارگرفته است. نتایج حاصل از طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی نشان می دهد که SRB با تغییر محیط کشت باکتری در طی یک ساعت اولیه تماس نمونه با محلول حاوی باکتری، منجر به افزایش مقاومت به خوردگی فولاد HSLA-X70از. cm2Ω 235 به. cm2Ω 1651 می گردد. تصاویر ریزساختاری مربوط به نمونه قرار گرفته شده در محیط کشت فاقد باکتری، محصولات خوردگی را به صورت گسترده در مقایسه با نمونه قرارگرفته شده در محیط کشت حاوی باکتری نشان می دهد که سازگار با نتایج آزمون های الکتروشیمیایی است. در عوض، نمونه قرار گرفته در تماس با SRB با جوانه زنی کلنی های باکتری بر روی سطح همراه شده که گرچه با قلیایی نمودن محیط کشت آهنگ خوردگی یکنواخت را کاهش داده اما مکان های مستعد حفره زنی در زیر کلنی ها را فراهم نموده است. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون چرخه ای حساسیت به خوردگی حفر ه ای برای نمونه قرارگرفته در محلول حاوی باکتری را تایید می-نماید.

صدمات ناشی از جریان دو فازی گاز-جامد در قطعات ایمرژن تیوب داخل سیکلون های صنعت سیمان که عوامل خورنده محیطی و عوامل ساینده در آن وجود دارد، حائز اهمیت فراوانی است. در این مقاله، با شبیه سازی جریان دو فازی گاز-جامد داخل سیکلون به مطالعه اثر جریان ذرات و برخورد آن ها بر خوردگی دیواره های ایمرژن تیوب پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی جریان گاز-ذرات جامد و نتایج به دست آمده از مطالعات سایش ذرات بر روی قطعات ایمرژن تیوب نشان می دهد که میزان برخورد ذرات و مقدار تنش برشی در نیمه بالایی در مقایسه با نیمه پایینی آن بیشتر است. علاوه بر این، مطالعات ریزساختاری صورت گرفته توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بر روی قسمت هایی از قطعات ایمرژن تیوب ها که به شدت دچار خوردگی شده اند، نشان می دهد که کاربید کروم در مرزدانه های آستنیت تشکیل شده است و ترک ها در امتداد مرزدانه های آستنیت جوانه زنی و رشد کرده اند. تشکیل کاربید کروم در مرزدانه های آستنیت منجر به فقیر شدن نواحی مجاور مرزدانه ها از کروم می شود و در نتیجه، خوردگی مرزدانه ای رخ می دهد. علاوه بر این، سایش ناشی از برخورد ذرات در نیمه بالایی قطعات ایمرژن تیوب منجر به تشدید خوردگی بر اساس مکانیزم خوردگی سایشی می شود.

تغییر در خواص استحکامی و سختی آلیاژها عامل اصلی در تغییر نرخ کرنش طی خزش است. بنابراین، اندازه گیری این خواص و مطالعه ارتباط آنها با مقاومت خزشی دارای اهمیت می باشد. در این پژوهش، ارتباط بین داده های سختی و مقاومت به خزش فولاد H13 طی خزش کوتاه مدت مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمون های خزش تا شکست و نیز کرنش 1% در بازه دمایی  C 600 500 و تنش MPa 5/926 872 انجام شد. سختی سنجی بر روی کلیه نمونه ها و آزمون کشش بر روی نمونه های خزش با کرنش 1% و در دمای محیط صورت پذیرفت. برپایه نتایج، میانگین توان خزشی 4/5 در تمام بازه های تنشی و دمایی مبین غالب بودن مکانیزم خزش نابجائی بود. انرژی فعال سازی خزش این فولاد نیز کم تر از انرژی فعال سازی نفوذ در خود آهن آلفا (برابر 109 کیلوژول بر مول) بود که بیانگر نقش تنش در انرژی فعال سازی ظاهری این آلیاژ بود. همچنین، ارتباط خطی بین نسبت تغییرات سختی به نسبت عمر خزشی این آلیاژ مشاهده شد، هرچند که شیب آن برای دو بخش سر و گیج نمونه های خزش مقداری تفاوت از خود نشان داد. چنین ارتباطی، بررسی مقاومت خزشی و تخمین دقیقتر عمر باقیمانده فولاد H13 را امکان پذیر می سازد.