مهندسی متالورژی
سال:1397 | دوره:21 | شماره:1 (پیاپی 69) |تعداد مقالات:8

در پژوهش حاضر رفتارتبلور آلیاژ آمورف (Al90Ni8Zr2)98Mm2 با استفاده از روشهای پراش پرتو ایکس (XRD)، گرماسنجی روبشی افتراقی (DSC) و آزمون ریزسختی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نوارهای آمورف با استفاده از دستگاه مذاب ریسی تولید شدند. ضخامت متوسط نوارهای تولید شده برابر با 20 میکرومتر بود. نتایج آزمون گرماسنجی روبش افتراقی نشان داد که تبلور در آلیاژ آمورف (Al90Ni8Zr2)98Mm2 حداقل در سه مرحله مجزا رخ می دهد. نمودارهای آنالیز حرارتی با استفاده از روش کیسینجر تحلیل شد و انرژی فعال سازی برای مراحل اول، دوم و سوم فرآیند تبلور به ترتیب برابر با 331، 241 و 330 کیلو ژول بر مول بدست آمد. میکروسختی فاز آمورف در دمای اتاق برابر با 413 ویکرز بدست آمد که با انجام عملیات حرارتی به صورت هم دما تا دماهای پیش از دمای مرحله اول فرآیند تبلور به 276 ویکرز کاهش یافت. همچنین با افزایش دمای عملیات حرارتی تا دمایی بعد از مرحله اول تبلور و پس از تشکیل کریستالیتهای α-Al در زمینه آمورف، سختی به 453 ویکرز افزایش یافته است و در نهایت با تشکیل فازهای بین فلزی در دمای K800، مقدار سختی به 269 ویکرز کاهش یافت.

معادلات رفتاری بر پایه مکانیک نابجایی ها در دماهای نسبتا پایین قابل استفاده هستند. اما برای مدل کردن تنش سیلان در دماهای بالا، نیاز به در نظر گرفتن فرآیندهای نفوذی می باشد. به عبارتی، اثر نرم شوندگی بازیابی و تبلور مجدد دینامیکی باید درنظر گرفته شود. در تحقیق حاضر، یک معادله رفتاری اصلاح شده زریلی-آرم استرانگ برای پیش بینی تنش سیلان دمای بالای یک فولاد میکروآلیاژی ارایه شد که در آن اثرات سخت شوندگی و نرم شوندگی درنظر گرفته شده است. نشان داده شد که رابطه اصلی نمی تواند قسمت نرم شدن منحنی های سیلان که مربوط به تبلور مجدد دینامیکی است را مدل کند و مشخص شد که اصلاحاتی در ثوابت رابطه لازم است تا بازیابی دینامیکی به شکل مناسبی در نظر گرفته شود. از طرف دیگر، برای مدل کردن مناسب داده ها مشخص شد که باید مراحل سخت و نرم شدن را جداگانه در نظر گرفت و از کرنش پیک در رابطه تنش سیلان استفاده کرد. مدل توسعه یافته با وجود پایبندی به اصول مدل زریلی-آرم استرانگ به خوبی توانست تنش سیلان در دمای بالا را پیش بینی کند. در کل می توان این مدل را یک روش مناسب و ساده برای مدل کردن تنش سیلان فولادها دانست.

در این پژوهش از فرآیند آلیاژسازی مکانیکی به منظور تولید فاز آمورف در سیستم Al80Fe20 استفاده شد. تغییرات اندازه دانه، رفتار حرارتی و پسماند مغناطیسی نمونه های تولید شده در زمان های مختلف آسیاکاری مورد مطالعه قرار گرفت. آزمون های انجام شده بر روی نمونه های آسیاکاری شده شامل پراش اشعه ایکس (XRD)، تعیین پسماند مغناطیس و گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) می باشد. نتایج حاکی از آن است که در این سیستم، مدت زمان لازم برای رسیدن به فاز آمورف 70 ساعت می باشد. پیک های مربوط به آزمون گرماسنجی پویشی تفاضلی بیانگر تبلور فاز آمورف در حین حرارت دهی هستند که تشکیل فاز آمورف در طی فرآیند آلیاژسازی مکانیکی را تایید می کند. به علاوه، ادامه آسیاکاری پس از رسیدن به فاز آمورف موجب شکل گیری مجدد فازهای بلورین Al و Al3Fe در آلیاژ مورد مطالعه می شود. همچنین، آمورف شدن آلیاژ تا 70 ساعت آسیاکاری منجر به کاهش پسماند مغناطیس تا T 11/0 و در نتیجه، بهبود رفتار مغناطیسی نرم می شود. کلمات کلیدی: سیستم Al80Fe20، فاز آمورف، آلیاژسازی مکانیکی، زمان آسیاکاری، پسماند مغناطیس.

در این تحقیق، تاثیر دمای مرحله اول پیرسازی در پیرسختی دو مرحله ای بر استحکام، انعطاف پذیری، سختی و ریزساختار آلیاژ آلومینیوم-مس-منیزیم مورد بررسی قرار گرفته است تا ترکیب بهینه ای از استحکام و نرمی حاصل گردد. به این منظور پس از انجام عملیات انحلالی نمونه ها و کوئنچ آنها در آب، ابتدا نمونه ها در سه دمای ° C 175، 190، 205 به مدت 2 ساعت پیرسازی تک مرحله ای شدند. سپس نمونه ها بصورت طبیعی برای زمانهای 10، 50، 100 ساعت پیرسازی طبیعی شدند. برای بررسی خواص مکانیکی، تمامی نمونه ها بلافاصله پس از اتمام سیکل ها، تحت آزمایش کشش و بررسی ریزساختاری قرار گرفتند. نتایج نمونه های پیرسازی تک مرحله ای با دو مرحله ای با یکدیگر مقایسه و علاوه بر تاثیر پیرسازی دو مرحله ای، تاثیر دمای مرحله اول نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که پیرسازی طبیعی مرحله دوم با تاثیر بر پایداری رسوبات و ریزساختار منجر به تغییر خواص کششی می گردد. بطوریکه هر چه دمای پیرسازی مرحله اول افزایش می یابد، تاثیر مرحله دوم پیرسازی کمتر می شود. همچنین پیرسازی دومرحله ای با دمای مرحله اول ° C190 و زمان پیرسازی طبیعی مرحله دوم h50، به ترکیب بهینه ای از استحکام و نرمی منجر شده است.

در سال های اخیر، روش های مبتنی بر تغییر شکل پلاستیک شدید، جهت بهبود ساختار و خواص مکانیکی فلزات مختلف بویژه آلومینیم مورد توجه قرار گرفته اند. از میان روش های مختلف، فرایند نورد انباشتی جهت اصلاح ساختار ورق ها بسیار مورد توجه است. با استفاده از این روش می توان آلیاژهای آلومینیم نانوساختار و نانوکامپوزیت های آلومینیم و ذرات تقویت کننده را ایجاد کرد و همزمان ویژگی های مکانیکی مانند استحکام کششی و سختی را به طرز محسوسی بهبود بخشید. در اغلب پژوهش های صورت گرفته، با انجام نورد انباشتی میانگین اندازه دانه ها به کمتر از 500 نانومتر و استحکام کششی تا بیش از 2 برابر استحکام نمونه آنیل شده اولیه افزایش یافته است. نورد انباشتی می تواند به روش های مختلفی بر ورق ها اعمال شود که تاثیر متفاوتی بر اصلاح ساختار و ویژگی های مکانیکی خواهد داشت. در این مقاله تاثیر روش های مختلف انجام فرایند نورد انباشتی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژهای آلومینیم و کامپوزیت های بر پایه آلومینیم بررسی شده است.

جوشکاری همزن اصطکاکی، روشی نوین و موثر برای جوشکاری بسیاری آلیاژهای دارای مشکل جوشکاری و همچنین برای اتصال آلیاژهای غیر همجنس می باشد. در تحقیق حاضر، جوشکاری همزن اصطکاکی برای اتصال غیرهمجنس لب به لب فولاد کم کربن st37 به فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 در سرعت های چرخشی مختلف استفاده شده است. نتایج بررسی های آزمایشگاهی نشان داد که ناحیه همزده در فولاد 304 شواهد وقوع بازبلوری پویا را به همراه چگالی متوسطی از نابجایی ها را در خود دارد. ناحیه همزده در فولاد st37 اگرچه در معرض بازبلوری قرار گرفته ولی وقوع استحاله آلوتروپی در حین سرد شدن فولاد پس از جوشکاری، شواهد وقوع بازبلوری را از بین می برد و ریزساختاری حاوی عمدتاً فریت و پرلیت ریز باقی می گذارد. رابطه سختی و ریزساختار از طریق رابطه هال-پچ سختی برای نواحی همزده در هر دو فولاد بررسی گردید. نتایج برازش به روش حداقل مربعات وزنی نشان داد که سختی متوسط نواحی همزده هر دو فولاد طبق رابطه هال-پچ با اندازه دانه، رابطه معکوس دارد. سختی نواحی همزده و فلز پایه فولاد 304 روی یک خط هال-پچ قرار نمی گیرد که این موضوع را می توان به وجود نابجایی های نسبتاً بیشتر ناشی از بازبلوری پویا در نواحی همزده مربوط دانست.

در این پژوهش اثر فلزات پرکننده مختلف بر خواص اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI316 به فولاد زنگ نزن فریتی AISI430 بررسی شد. بدین منظور از روش جوشکاری قوسی تنگستن– گاز و فلزات پرکننده ER308L، ER309Lو ERNiCrMo4 با قطر 4/2 میلیمتر استفاده شد. جهت بررسی ریزساختار و مقاطع شکست نمونه های جوشکاری شده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز طیف نگاری توزیع انرژی (EDS) و آزمون فریت سنجی استفاده شد. جهت بررسی خواص مکانیکی اتصال، از آزمون های کشش، ضربه و ریزسختی سنجی استفاده گردید. نتایج نشان داد که ریزساختار در نمونه جوشکاری شده با فلز پرکننده ER308L آستنیتی همراه با فریت شبکه ای، فریت کرمی شکل و آستنیت ویدمن اشتاتن، در نمونه جوشکاری شده با فلز پرکنندهER309L آستنیتی همراه با فریت اسکلتی و در نمونه جوشکاری شده با فلز پرکننده ERNiCrMo4 کاملاً آستنیتی بود. در آزمون کشش تمامی نمونه ها از فلز پایه فولاد زنگ نزن فریتیAISI430 و بصورت نرم دچار شکست شدند. فلز جوش ER309L انرژی ضربه پایین در حدود 49 ژول و فلزات جوش ER308L و ERNiCrMo4 انرژی ضربه بالا به ترتیب در حدود 120 و 73 ژول نشان دادند. شکست فلز جوش در دو نمونه ER308L و ERNiCrMo4 از نوع نرم و در نمونهER309L نسبت به دو نمونه دیگر تردتر بود. نتایج ریزسختی سنجی نشان داد سختی فلز جوش در نمونه های ER308L و ERNiCrMo4 به دلیل ساختار درون دانه ای ریز و افزایش مرز دانه ها، و همچنین عناصر آلیاژی بیشتر موجودر در فلز جوش ERNiCrMo4 بالاتر از نمونه ER309L می باشد.

ماهیت فرآیند ساخت پره های توربین گاز به روش ریخته گری دقیق بگونه ای است که ریزمک های انجمادی در مقاطع ضخیم و در فضای بین شاخه های دندریتی در حین انجماد تشکیل می شود. این ریزمک ها با تشکیل ترک در شرایط کاری و در نتیجة بارگذاری، موجب کاهش عمر مفید و شکست پیش از موعد پره ها می گردند. در این تحقیق، با استفاده از میکروسکوپ های الکترونی روبشی و نوری مجهز به سیستم تحلیل گر تصویری، تغییرات ساختاری و همچنین میزان ریزمک های انجمادی پره متحرک توربین گاز از جنس IN738LC در شرایط قبل و بعد از اعمال فرایند فشار داغ مورد بررسی و خواص مکانیکی آنها نیز مورد مقایسه قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است که اعمال فرآیند فشار داغ موجب موجی شدن بیشتر مرزدانه، حذف و یا کاهش میزان ریزمک های انجمادی، افزایش عمر خزشی و همچنین افزایش درصد ازدیاد طول نسبی در آزمایش های کشش و خزش گردیده ولی تاثیری بر استحکام تسلیم سوپرآلیاژ پایه نیکل ندارد.