پژوهش نامه ریخته گری
سال:1399 | دوره:4 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

در پژوهش حاضر، تاثیر بهسازی شیمیایی آلیاژ هایپریوتکتیک آلومینیم-سیلیسیم توسط فسفر بر کارآیی عملیات حرارتی محلول سازی در اصلاح سیلیسیم های اولیه بررسی شده است. به منظور افزایش میزان اثر بخشی عملیات محلولی بر شکل ذرات سیلیسیم اولیه، نمونه های بهسازی شده توسط فسفر تحت عملیات محلول سازی قرار گرفتند و ریزساختار و خواص مکانیکی آن ها با نمونه های عملیات حرارتی شده بدون فسفر مقایسه شد. به منظور مشخصه یابی از میکروسکوپ نوری، آزمایش کشش و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. طبق نتایج بدست آمده، عملیات بهسازی شیمیایی فقط باعث ریزتر شدن و توزیع یکنواخت تر ذرات سیلیسیم اولیه در ریزساختار می شود و تاثیری در شکل چندوجهی آن ها ندارد. همچنین بدلیل افزایش نسبت سطح به حجم ذرات سیلیسیم اولیه، تاثیر عملیات حرارتی ثانویه در تغییر مورفولوژی آن ها افزایش یافت. طبق نتایج بدست آمده، بر اثر عملیات محلول سازی، کرویت ذرات سیلیسیم اولیه در نمونه های بهسازی نشده و بهسازی شیمیایی شده به ترتیب 32 و 47 درصد افزایش یافت. به علاوه، استحکام کششی و درصد ازدیاد طول نسبی در نمونه اصلاح شیمیایی و عملیات حرارتی شده، به ترتیب 32 و 33 درصد نسبت به نمونه ریخته گری شده افزایش یافتند.

کامپوزیت های Al-Mg2Si به دلیل استحکام ویژه مناسب و خواص تریبولوژیکی عالی در صنایع خودروسازی و هوا-فضا مورد استفاده قرار می گیرند. دست یابی به خواص برتر در این کامپوزیت ها، مستلزم کنترل صحیح مورفولوژی، ابعاد و نحوه توزیع ذرات Mg2Si در زمینه است. در این تحقیق، تاثیر افزایش سرعت انجماد (بهسازی تبریدی) بر ساختار و اندیس کیفیت کامپوزیت Al-15Mg2Si بررسی شده است. عملیات ریخته گری نمونه های کامپوزیتی در قالب های مختلف با سرعت انجماد متوسط متفاوت (7/2، 5/5، 1/17 و 5/57 درجه سانتیگراد بر ثانیه) انجام شد. بر اساس نتایج مطالعات ریزساختاری و آنالیز تصویری، با افزایش سرعت انجماد، ابعاد ذرات بین فلزی Mg2Si کاهش یافته و توزیع ذرات در زمینه بهبود می یابد. افزایش سرعت انجماد علاوه بر این موجب افزایش سختی زمینه و کاهش اندازه دانه ها می شود به گونه ای که با افزایش سرعت انجماد از 7/2 به 5/57 درجه سانتیگراد بر ثانیه اندازه متوسط دانه ها حدود 93 درصد کاهش می یابد. این تغییرات ساختاری موجب بهبود استحکام کششی، درصد ازدیاد طول و در نتیجه اندیس کیفیت کامپوزیت می شود. اندیس کیفیت نمونه منجمد شده تحت سرعت 5/57 درجه سانتیگراد بر ثانیه حدود 240 درصد بیش از مقدار مربوطه در کامپوزیت منجمد شده تحت سرعت 7/2 درجه سانتیگراد بر ثانیه است.

هدف از انجام این پژوهش، ارزیابی تاثیر دما و زمان عملیات پیرسازی بر ریزساختار و سختی سوپرآلیاژ پایه کبالت نسل جدید با ترکیب Co-7Al-7W-4Ti-2Ta است. به این منظور شمش سوپرآلیاژ پایه کبالت نسل جدید با ترکیب مذکور به کمک کوره VIM و VAR ریخته گری شد. پس از آن، عملیات پیر سازی روی نمونه ها در دماهای 700، 800 و 900 درجه سانتیگراد طی زمان های 8، 16 و 24 ساعت انجام و سپس سرمایش در هوا صورت گرفت. در ادامه، نمونه ها تحت بررسی های ریزساختاری بوسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی و سختی سنجی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با پیرسازی آلیاژ مورد مطالعه رسوب های γ ʹ جوانه زنی و رشد کرده که با زیاد شدن دمای پیرسازی از 700 تا 800 درجه سانتیگراد، کسر و اندازه این رسوب ها نیز افزایش یافت. لذا حداکثر سختی برای نمونه پیرسازی شده در دمای 800 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت بدست آمد. با افزایش دمای پیر سازی تا 900 درجه سانتیگراد، سختی کاهش یافت که علت آن افزایش رسوب گذاری فاز مضر β حاوی Al-Co-Ti و مصرف عناصر تشکیل دهنده فاز γ ʹ و در نتیجه کاهش کسر سطحی این فاز مفید است.

در تحقیق حاضر، شمش اولیه سوپرآلیاژ IN738LC مجددا ذوب و ریخته گری شد و سپس تحت عملیات حرارتی استاندارد قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مجهز به شناساگر عناصر با تفکیک انرژی (EDS) نشان داد که پس از ذوب مجدد و ریخته گری کنترل شده، میزان تخلخل و اندازه رسوبات 'γ کاهش می یابد. همچنین با انجام عملیات حرارتی استاندارد، رسوبات 'γ اولیه با اندازه زیر µ m 1 و مورفولوژی مکعبی و رسوبات 'γ ثانویه کروی در محدوده نانومتری نمایان شدند و مناطق 'γ-γ یوتکتیک به طور کامل از بین رفت. نتایج سختی سنجی ویکرز تحت بار 10 کیلوگرم نشان داد که کمترین سختی به جهت حذف رسوبات مربوط به نمونه انحلال یافته است و بیشترین سختی ( HV 833) پس از پیرسازی حاصل می شود. بر اساس نتایج آزمایش کشش در دمای محیط و 750 درجه سانتی گراد، با انجام ذوب مجدد و اعمال عملیات حرارتی استاندارد به جهت اصلاح ساختار، استحکام و ازدیاد طول در هر دو دمای محیط و 750 درجه سانتی گراد افزایش یافت. همچنین با اعمال عملیات حرارتی استاندارد، مکانیزم شکست سوپرآلیاژ IN738LC در دمای 750 درجه سانتی گراد از شکست ترد درون دندریتی به شکست ترد با نشانه های کمی از شکست نرم بین دندریتی تغییر یافت.

در این تحقیق، آلیاژ Ag-9Pd به عنوان یک آلیاژ مناسب با میزان درخشندگی بالا برای ساخت انگشتری معرفی شده است. در ابتدا با توجه به قیمت بسیار بالای پالادیم، میزان پالادیم لازم برای داشتن صد گرم آلیاژ Ag-9Pd (سیلوادیم) به وسیله نرم افزار HSC Chemistry 5 محاسبه شد. آلیاژ تولید شده به وسیله کوره القایی و انجماد سریع تهیه شد. سپس برای صحت سنجی نتایج محاسبات بالانس جرمی، تحت آزمایش ICP قرار گرفت، که نتایج حاصله حاکی از دقت بالای محاسبات وزن و انرژی بود. ریزساختار، سختی و درخشندگی آلیاژ تولید شده با نقره خالص و آلیاژ مرسوم Ag-4Pd برای ساخت انگشتری مقایسه شد. نتایج تصاویر میکروسکوپی حاکی از آن بود که آلیاژ Ag-9Pd دارای ساختار دندریتی ظریف تر، ساختاری همگن تر و عاری از عیب است. افزایش کسر حجمی رسوبات PdCu غنی شده با فلز روی و رسوبات مبتنی بر نیکل باعث افزایش سختی بر اساس مکانیزم اوروان شد. با افزایش میزان پالادیم در آلیاژ میزان درخشش و عمر درخشش آلیاژ به جهت افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون افزایش یافت.

در این پژوهش، طراحی حوضچه پای راهگاه در ریخته گری آلومینیم 356 A در قالب های ماسه ای مورد بررسی قرار گرفت. عدم طراحی صحیح این قسمت از سیستم راهگاهی می تواند باعث ایجاد عیوبی چون ماسه شویی، حبس حباب های گازی و به دام افتادن لایه های اکسیدی سطحی در مذاب شود. در این تحقیق، ابتدا طرح های پیشنهادی در مراجع مورد بررسی قرار گرفتند. سپس بر اساس نتایج بدست آمده، طرح جدید سیفونی شکلی پیشنهاد شد. جهت ارایه طرح بهینه از سعی و خطا روی طراحی و بررسی عملکرد توسط شبیه سازی کامپیوتری استفاده شد. در نهایت، عملکرد طرح جدید توسط شبیه سازی کامپیوتری و آزمایش عملی مورد بررسی قرار گرفت. در آزمون عملی از یک قالب ماسه ای استفاده شد که یک وجه آن جهت تصویربرداری با شیشه شوک پذیر پوشانده شده است. الگوی پر شدن این قالب با مایع رنگی و مذاب آلومینیم تصویربرداری شد. بررسی نتایج شبیه سازی و آزمون عملی عملکرد مناسب طراحی پیشنهاد شده را تایید کرد. به علاوه، این بررسی نشان داد که نتایج شبیه سازی کامپیوتری و آزمایش عملی تطابق خوبی با یکدیگر دارند.