مهندسی متالورژی
سال:1397 | دوره:21 | شماره:4 (پیاپی 72) |تعداد مقالات:7

در این پژوهش اثر روی بر ریزساختار و رفتار انجمادی آلیاژ فوق مستحکم جدید Al-Zn-Mg-Cu مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور مطالعات انجمادی از آنالیز حرارتی منحنی سرمایش استفاده شد. این روش رفتار انجمادی آلیاژ را با دقت مناسب و سرعت بالایی در اختیار قرار می دهد. مطالعات ریزساختاری نشان داد که افزایش در میزان روی منجر به افزایش فاصله بازوهای دندریتی، افزایش کسر حجمی فاز های ثانویه و ساختار یوتکتیک و تشکیل دندریت های خشن و درشت شده است، با این حال افزایش درمیزان روی اثری بر نوع فازهای ثانویه تشکیل شده نداشته است. در مطالعات آنالیز حرارتی، حضور روی منجر به کاهش دمای جوانه زنی شد. به کمک منحنی سرمایش، تشکیل یک فاز در مراحل میانی انجماد مشاهده شد که می تواند فاز حاوی آهن Al13Fe4 باشد. دامنه انجمادی در 8 درصد وزنی روی 175 درجه سلسیوس بود که با افزایش روی تا 25 درصد این دامنه به 190 درجه سلسیوس افزایش یافت. با مقایسه نتایج به دست آمده مشاهده شد که افزایش کسر حجمی فازهای ثانویه با افزایش روی در نتایج آنالیز حرارتی و آنالیز تصویری در تطابق بود. همچنین کسر انجماد یافته در نقطه کوهیرنسی دندریتها از 0/32 به 0/1 درصد کاهش یافت که با افزایش در میزان تخلخل از 0/09 به 0/32 در تطابق است.

در فرآیند سرباره سازی، پرعیارسازی ایلمنیت از طریق پیش احیای گندله های ساخته شده از کنسانتره ایلمنیت به منظور احیاء اکسیدهای آهن به آهن فلزی، و سپس ذوب گندله ها جهت حصول به سرباره ای غنی از تیتانیا انجام می شود. در پژوهش حاضر پارامترهای موثر مرحله گندله سازی از جمله سرعت و زاویه چرخش گندله ساز دیسکی، میزان رطوبت و نوع و ترکیب چسب مورد استفاده بررسی شده و شرایط بهینه جهت تهیه گندله هایی با ویژگی های ابعادی و خواص مکانیکی مورد نظر تعیین شد. 5-1% وزنی بنتونیت و نیز مخلوطی از بنتونیت و سیمان آلومینوکلسیایی (فوندو) به عنوان چسب مورد استفاده قرار گرفت. آزمون های عدد سقوط و استحکام شکست بر روی گندله های خام و خشک انجام شد. زاویه ی چرخش 40 درجه نسبت به افق و سرعت چرخش rpm30 و زمان گندله سازی 60 دقیقه بهترین بازده گندله سازی را به دست دادند. میزان بهینه رطوبت در حدود 9% تعیین شد. افزایش بنتونیت در گندله روند افزایشی-کاهشی را برای استحکام و عدد سقوط نشان داد و بیشترین مقدار برای 4-3% بنتونیت به دست آمد. استفاده از مخلوط فوندو-بنتونیت در گندله روند صعودی را برای استحکام نشان داد اما برای دماهای بالا نسبت به گندله حاوی بنتونیت، استحکام کمتری بدست آمد.

امروزه شاهد توجه روزافزون بر اهمیت و کاربردهای نانوذرات مغناطیسی در فناوری های زیستی، پزشکی و دارورسانی از رهگذر اصلاح سطح آن ها، هستیم. ازجمله، باهدفتامین شرایط برقراری برهم کنش های آب گریز نانوذرات مزبور با ساختارهای هدف، سنتز نانو ذرات مغناطیسی مگنتیت (Fe3 O4) عاملدار شده با ماده آلکیل کننده 18 کربنی تری متوکسی اکتا دسیل سیلان(Fe3 O4@TMOS)با روش همرسوبی شیمیایی (سنتز هسته مگنتیت) و مخلوطسازی شیمیایی)عامل دار کردن هسته مگنتیت با آلکیل) انجام شد. نانو ذرات سنتز شدهبه وسیلهآنالیزهای مبتنی بر دستگاه های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی تبدیل فوریهمادون قرمز(FT-IR)، تفرق اشعه ایکس (XRD)، مغناطیس سنج ارتعاشی (VSM) و آنالیز عناصرCHNS مشخصه یابی شدند. بنابر آنالیزVSM، مغناطیس اشباع نانوذرات Fe3 O4@TMOS سنتز شده39. 7emu/g و پسماند مغناطیسی و وادارندگی مغناطیسی حدود صفر بدست آمد و درنتیجه خاصیت سوپر پارامغناطیسی نانو ذرات تائید شد. همچنین نتایج حاصل از آزمونXRD نشان داد که هسته نانوذرات سنتز شده مگنتیت استوبرمبنایتخمین توزیع اندازه توسط نرم افزار ImageJ مبتنی بر تصاویر بدست آمده از SEM، میانگین اندازه هسته و نانوذره نهائی به ترتیب 52 و 62. 82 نانومتر محاسبه شد. دو آزمونCHNSوFTIRنیز موید وجود گروه های عاملی آلکیل 18 کربنه روی نانوذرات است.

در این تحقیق، ترکیب بین فلزی Ni2AlSi توسط فرایند آلیاژسازی مکانیکی تولید و مکانیزم تشکیل آن در حین آلیاژسازی با ترکیب بین فلزی NiAl مقایسه شد. بدین منظور، مخلوط های پودری Ni50Al50 و Ni50Al25Si25 به مدت زمان 30 ساعت مورد عملیات آلیاژسازی مکانیکی قرار گرفتند. تغییرات فازی، ریزساختاری و مورفولوژیکی مخلوط های پودری در حین آلیاژسازی مکانیکی توسط پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین رفتار حرارتی پودرها توسط آنالیز حرارتی افتراقی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ترکیب های بین فلزی نانوکریستال NiAl و Ni2AlSi با موفقیت پس از 30 ساعت آلیاژسازی مکانیکی تولید شدند. مسیر تشکیل ترکیب بین-فلزی NiAl بصورت وقوع واکنش مستقیم بین ذرات دو عنصر نیکل و آلومینیوم در حین فرایند آلیاژسازی مکانیکی بود و هیچ گونه محلول جامدی در حین آلیاژسازی مکانیکی قبل از تشکیل ترکیب بین فلزی تشکیل نشد. همچنین در حین آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودری Ni-Al-Si در ابتدا ترکیب بین فلزی NiAl تشکیل شد. در ادامه با انحلال سیلیسیوم در ساختار این ترکیب، فاز بین فلزی (Ni، Si)Al ایجاد شد و در نهایت با انجام آلیاژسازی بیشتر ترکیب (Ni، Si)Al به ترکیب بین فلزی منظم (ساختار ابرشبکه) Ni2AlSi تبدیل گردید.

در این پژوهش تغییر ریز ساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت درجای آلومینیم 5083 با مقادیر 1 و 5 درصد حجمی دی بورید تیتانیم مورد بررسی قرار گرفته است. مشخص شد که با انجام فرآیند اکستروژن داغ یکنواختی توزیع ذرات تقویت کننده دی بورید تیتانیم بیشتر شده و از کلوخه ای شدن ذرات در مقایسه با ساختار ریختگی کاسته می شود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که این ذرات در کامپوزیت 1 درصد حجمی، تقریبا کروی شکل و هم محور و با اندازه ای حدود 0/5 میکرومتر است در حالی که این ذرات در ساختار کامپوزیت 5 درصد حجمی به شکل هگزاگونال و با اندازه ای حدود 2 میکرومتر می باشد. همچنین مشاهده شد که با افزایش ذرات دی بورید تیتانیم، اندازه دانه فاز زمینه آلومینیم 5083 کاهش می یابد. بررسی خواص مکانیکی نشان داد که با افزایش مقدار دی بورید تیتانیم، سختی، استحکام تسلیم، مدول الاستیک و استحکام کششی نهایی کامپوزیت افزایش می یابد که این موضوع به دلیل وجود ذرات سخت و مستحکم دی بورید تیتانیم و کاهش اندازه دانه، ناشی از حضور این ذرات است.

این تحقیق تاثیر افزودن همزمان و جداگانه اکسیدهای نیوبیوم و کروم بر ریزساختار، پایداری فاز تتراگونال زیرکونیا و چگالی زینتر کامپوزیت آلومینا-زیرکونیا مورد مطالعه قرار گرفت. از روش متالوژی پودر برای تهیه پودر کامپوزیت های مربوطه استفاده گردید. بدین منظور از پودر های آلومینا و زیرکونیا ( با 10درصد وزنی ثابت) به عنوان مواد اصلی و از پودرهای اکسیدنیوبیوم 1 درصد وزنی و اکسیدکروم 6/0درصدوزنی به عنوان عناصر افزودنی استفاده شد. نمونه های پودری کامپوزیت ها بصورت محوری تحت فشار درون قالب قرار گرفته و سپس در دمای 1300 تا 1500 درجه سانتیگراد در محیط هوا زینتر شدند. در شناسایی فازها از پراش اشعه ایکس و برای بررسی ریزساختارها از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. چگالی زینتر، سختی، اندازه دانه و میزان فازهای زیرکونیا محاسبه گردید. بررسی ها ونتایج آزمون ها نشان داد که سختی و چگالی زینتر با افزودن اکسیدهای نیوبیوم و کروم افزایش قابل ملاحظه ای پیدا کرده است و چگالی و سختی نمونه ای که دارای 1 درصد وزنی اکسید نیوبیوم و 6/0 درصد وزنی اکسیدکروم است به ترتیب برابر با g/cm3 72/3 و HV 1263 بدست آمد. چگالی و سختی نمونه ها با افزودن اکسیدهای نیوبیوم و کروم افزایش و افزودن همزمان اکسیدهای نیوبیوم و کروم به نمونه آلومینا-زیرکونیا دمای زینتر حدود 100 درجه سانتیگراد کاهش یافت. اندازه دانه های آلومینا با افزون درصد وزنی از اکسیدهای نیوبیوم و کروم افزایش یافت. این میان تاثیر اکسید نیوبیوم بسیار شدیدتر بوده و موجب رشد دانه های زمینه آلومینا و همچنین ناپایداری فاز تتراگونال زیرکونیا نیز شده است.

خوردگی بالا و هدایت الکتریکی و حرارتی بالا در مهندسی مواد بسیار کاربرد دارند. محدودیت جوشکاری مس و برنج ها در درجه اول ناشی ضریب بالای هدایت حرارتی آن ها و در درجه دوم از تبخیر فلز روی و در مرحله بعدی جذب هیدروژن و شکننده شدن درز جوش است. لذا برای غلبه بر این مشکلات فرایند اصطکاکی اغتشاشی به همراه عملیات حرارتی آنیل و کوئنچ مواد اولیه مورد استفاده قبل از فراوری قرار گرفت. با استفاده از نرم افزار Digimiazer اندازه دانه ها در فلز پایه و دکمه جوش نمونه های جوشکاری شده محاسبه گردید. هم چنین برای بدست آوردن درصد فازی در نمونه ها از نرم افزار Clemex استفاده شد. نتایج نشان می دهد که تبخیر فلز روی اتفاق نیافتاده است و ریزتر بودن دانه های نمونه ی آنیل شده، باعث دست-یابی به ریزسختی بالاتر شده است. به علت وجود عنصر روی به عنوان عنصرآلیاژی محلول در فاز? ، در برنج های تک فاز و فاز? و? در برنج دوفازی، سختی فاز? باعث ایجاد کرنش شدید در ناحیه جوش شده، محل های جوانه زنی بیشتری را در اثر تغییرشکل پلاستیک شدید بوجود آورده که باعث ریزتر شدن دانه ها در فرایند تبلور مجدد دینامیکی می گردد. ناحیه ی SZ دارای دانه های تبلور مجددیافته دینامیکی با ساختار دو فازی? و? بوده که درصد فاز? برابر 58 درصد و فاز? ، 42 درصد می باشد که باتوجه به ریزساختار فلز پایه از مقدار فاز? کاسته شده و به مقدار فاز? افزوده شده است.