مهندسی متالورژی
سال:1397 | دوره:21 | شماره:3 (پیاپی 71) |تعداد مقالات:7

در پژوهش حاضر، تاثیر تغییرشکل پلاستیک شدید به روش پیچش تحت فشار بالا به همراه آنیل در منطقه دو فازی فریت-آستنیت بر ریزساختار، خواص مکانیکی و سودوالاستیسیته فولاد مارتنزیتی کم کربن Fe-10Ni-7Mn (wt. %) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور نمونه ها در سه حالت پس از آنیل محلولی و آنیل هم دما در دماهای ° C 580 و 600 به مدت 2 ساعت در معرض فرآیند پیچش تحت فشار بالا قرار گرفتند. نتایج حاکی از آن است که اعمال 20 دور فرآیند پیچش تحت فشار بالا بر نمونه های آنیل محلولی و آنیل شده موجب بهبود چشمگیر سختی و استحکام نهایی، کاهش اندازه دانه به ابعاد نانومتری و دستیابی به چکش خواری مطلوب شده است. بررسی های فازی نشان داد که فرآیند پیچش تحت فشار بالا موجب رخداد دگرگونی معکوس مارتنزیت به آستنیت در نمونه آنیل محلولی و دگرگونی آستنیت به مارتنزیت در نمونه های آنیل شده در منطقه دوفازی آستنیت-فریت شده است. در مقایسه سه نمونه مورد مطالعه، نمونه آنیل شده در دمای C° 600 و سپس فرآوری شده با فرآیند پیچش تحت فشار بالا، سختی مطلوبتر با بیشترین میزان یکنواختی و همچنین استحکام نهایی و تغییرطول تا شکست بهینه ای نسبت به دو نمونه دیگر ارائه داد. به دلیل درصد آستنیت بیشتر موجود در ریزساختار این نمونه، اندازه دانه کوچک و استحکام نهایی بیشتر، امکان حرکت برگشت پذیر فصل مشترک فازهای آستنیت و مارتنزیت اپسیلن بهتر مهیا شد و در نتیجه میزان سودوالاستیک به دست آمده از این نمونه نسبت به دو حالت دیگر اندکی بیشتر بوده است.

در این پژوهش تاثیر حفرههای ریختگی بر استحکام خستگی برنز آلومینیوم نیکلدار ریختگی مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور آزمایش خستگی چهار نقطهای تحت شرایط R =-1 و فرکانس 50 هرتز روی این آلیاژ انجام شد. بررسی نتایج و رسم منحنی S-N آلیاژ نشان داد به دلیل وجود تخلخل و عیوب ریختگی در نمونه ها، داده های خستگی پراکندگی زیادی دارند که این پراکندگی با افزایش تنش اعمال شده بیشتر می شود. جهت کاهش پراکندگی داده ها و محاسبه استحکام خستگی، اندازه تخلخل در سطح مقطع شکست به کمک تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و تکنیک پردازش تصویر اندازه گرفته شد. سپس به کمک نتایج به دست آمده استحکام خستگی بر اساس اندازه سطح موثر نمونه ها محاسبه شد. بررسی نتایج نشان داد که رسم منحنی S-N بر اساس تنش محاسبه شده به عیوب ریخته گری و حفرهها وابستگی کمتری دارد و شاخص واقعی تری از استحکام خستگی برنز آلومینیوم نیکلدار ریختگی به شمار می آید.

هدف از این پژوهش نشان دادن مزایای شبیه سازی رایانه ای و مطالعات پارامتری در بهبود فرآیند الکتروفرمینگ مس می باشد. برای این منظور مدل المان محدود برای یک هندسه مخروطی شکل با استفاده از نرم افزار کامسول تهیه و اثر پارامترهای کلیدی شامل دانسیته ی جریان اعمالی، هدایت الکتریکی محلول، فاصله ی الکترودها، و طول آند، بر میزان یکنواختی ضخامت بررسی شد. به منظور صحت سنجی مدل، یک پوسته ی مخروطی شکل در آزمایشگاه به روش الکتروفرمینگ تولید، و توزیع ضخامت در آن با نتایج حاصل از شبیه سازی مقایسه شد. مقایسه ی نتایج نشان داد برای شبیه سازی فرآیند الکتروفرمینگ، استفاده از مدل توزیع جریان سه گانه، یک مدل دقیق و کارآمد است و می توان از آن برای مطالعات پارامتری استفاده کرد. در نهایت پس از مطالعه ی پارامتری مشخص شد همه ی متغیرهای انتخاب شده تاثیر قابل توجهی بر ضخامت کلی ایجاد شده و میزان یکنواختی ضخامت دارند. علاوه بر این مشخص شد که دانسیته ی جریان اعمالی بیش ترین و فاصله ی الکترود ها کمترین اثر را بر مقدار ضخامت و یکنواختی آن دارد.

در این تحقیق، تاثیر درصد وزنی نانوذرات سرامیکی بر نحوه ی توزیع و خواص مکانیکی کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از نانوذرات SiC با متوسط اندازه ذره 80 نانومتر استفاده شد که با درصدهای وزنی 0. 5، 1 و 1. 5 به مذاب در دمای ° ? 610 و به روش ریخته گری گردابی اصلاح شده به همراه فشار گاز خنثی تزریق شد. بررسی های ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) نشان داد که نانوکامپوزیت ها از ریزساختار ظریف تری نسبت به آلیاژ تقویت نشده برخوردارند به طوری که میانگین انداره بازوهای دندریتی تا 50 درصد کاهش یافته است و توزیع ذرات در زمینه با کاهش درصد وزنی بهبود می یابد. بررسی سختی نمونه ها توسط سختی سنجی برینل نشان داد که وجود ذرات مقاوم ساز موجب افزایش سختی نمونه های کامپوزیتی شده و بیشترین سختی مربوط به نمونه با 0. 5% وزنی از نانوذرات SiC با افزایش 40 درصدی در سختی است. درصد تخلخل نمونه های ریختگی با استفاده از روش ارشمیدس و محاسبه اختلاف چگالی واقعی و ظاهری اندازه گیری شد و مشخص شد با افزایش درصد وزنی ذرات SiC از 0. 5 به 1. 5، حدودا 3% بر میزان تخلخل موجود در نمونه ها افزوده می شود.

اساسا یکی از چالش های افزایش ظرفیت واحدهای گندله سازی در راستای برنامه افزایش تولید فولاد کشور، محدودیت در ظرفیت خردایش آسیاهای معادن سنگ آهن است. در سال های اخیر دستیابی به اهداف تعیین شده منجر به کاهش سطح ویژه ذرات در طی فرآیند خردایش شده است. از این رو، هدف از این تحقیق ارائه راه کارهای اجرایی جهت دستیابی به تولید گندله خام مناسب از کنسانتره های سنگ آهن با سطح ویژه پایین (کم تر از cm2/g 1500) است. به این منظور، فرایند گندله سازی توسط مخلوطی از کنسانتره های ریزدانه معادن چادرملو و بافق با دامنه تغییرات سطح ویژه از 1220 تا cm2/g 1396 در پایلوت انجام شد. از مواد مختلف افزودنی نظیر بنتونیت، سدیم کربوکسی متیل سلولز (CMC)، سدیم هیدروکسید و سدیم کربنات استفاده شد. زاویه تماس سیال های آب مقطر، آب فرایند، سدیم هیدروکسید و محلول CMC روی سنگ آهن اندازه گیری شد. جهت تعیین توزیع اندازه و سطح ویژه ذرات کنسانتره، به ترتیب از روش اندازه گیری لیزری و فیشر استفاده شد. به منظور بررسی خواص گندله خام، آزمون های عدد افتادن، استحکام تر و استحکام خشک صورت گرفت. نتایج نشان داد که زاویه ترشوندگی چسب آلی CMC نزدیک به آب مقطر و حدود 20 درجه است. متناسب با کاهش سطح ویژه پودر کنسانتره از 1396 به cm2/g 1220، محلول ویسکوز آلی CMC به مخلوط مواد از 01/0 تا 03/0 درصد وزنی اضافه شده است. افزودن سدیم کربنات بجای سدیم هیدروکسید در مخلوط مواد باعث افزایش استحکام خشک گندله تا kg/pellet 5/5 شده است.

عملیات زیر صفر یک روش کارآمد برای افزایش کارآیی آلیاژهای فلزی است و به علاوه، پیرسختی یک روش متداول برای افزایش نسبت استحکام به وزن آلیاژهای آلومینیم 2024 و 7075 به منظور استفاده در بدنه هواپیماهای مسافربری است. در این تحقیق، اثر عملیات زیرصفر در دمای 196-درجه سانتیگراد (زیرصفرعمیق) با مدت زمان نگهداری 4 ساعت روی میزان رسوب سختی آلیاژهای آلومینیم 2024 و 7075 مطالعه می شود. به همین منظور، برای مطالعه ریزساختار از میکروسکپهای الکترونی روبشی (SEM) و روبشی-عبوری (STEM) استفاده شده است. همچنین، برای مطالعه خواص مکانیکی از آزمون کشش و سختی استفاده شده است. نتایج نشان داده است که با انجام عملیات زیرصفر، تشکیل رسوب در مجاورت ذرات موجود در زمینه بویژه برای ذره آهن، تسهیل می شود زیرا در دماهای زیرصفر، اختلاف ضریب انقباض آهن با زمینه آلومینیم موجب می شود تا در دمای پیرسختی برابر با 100 درجه سانتیگراد، اتمهای عناصر آلیاژی (مانند مس در آلیاژ 2024 و منیزیم در آلیاژ 7075) راحت تر جذب نواحی اطراف ذره آهن شوند. تشکیل رسوبهای جدید موجب شده است که استحکام تسلیم آلومینیم 2024 و 7075 نسبت به نمونه شاهد به ترتیب 32 و 20 مگاپاسکال و همچنین استحکام کششی آلومینیم 2024 و 7075 نسبت به نمونه شاهد به ترتیب 26 و 21 مگاپاسکال افزایش پیدا کرده است. درحالیکه در هر دو جنس، سختی تغییر محسوسی نکرده است.

در این پژوهش، اثر نورد سرد و عملیات حرارتی کوتاه مدت روی ریزساختار و سختی آلیاژ آلومینیم 356A بررسی شد. مشاهدات ریزساختاری توسط میکروسکوپ نوری، آنالیز کمی با استفاده از نرم افزار کلمکس و آزمون سختی سنجی توسط سختی سنج برینل انجام شد. نتایج نشان داد که فرایند نورد باعث ریز شدن، افزایش کرویت و کاهش نسبت طول به عرض ذرات سیلیسیم و نیز حذف تخلخل های موجود در نمونه ی ریختگی شد. توزیع ذرات سیلیسیم در مقطع RD-ND نسبت به مقطع RD-TD یکنواخت تر بود زیرا در فرایند نورد ورق تغییرات ابعادی فقط در جهات RD و ND رخ می دهد و در نتیجه تغییرشکل پلاستیک بیش تری در مقطع RD-ND به وجود آمده و توزیع ذرات سیلیسیم که کاملا وابسته به مقدار تغییرشکل پلاستیک است در این مقطع یکنواخت تر شد. همچنین، نورد و عملیات حرارتی موجب ریزشدن دانه های آلومینیم از طریق فعالسازی مکانیزم های تبلورمجدد پیوسته و جوانه زنی تحریک شده توسط ذرات شد. ذرات سیلیسیم علاوه بر این که موجب تولید دانه های ریزتری شدند، از رشد این دانه ها نیز جلوگیری کردند. فرایند نورد موجب افزایش سختی نمونه شد اما انجام عملیت حرارتی تا 300 ثانیه، سختی را کاهش داد. در نهایت، افزایش زمان عملیات حرارتی به 600 ثانیه به دلیل کامل شدن مکانیزم تبلورمجدد پیوسته موجب افزایش سختی به میزان 26% گردید.