سنتز ترکیب بینفلزي نانوساختار Al3Zr و مطالعه تاثیر افزودن آن بر خواص مکانیکی
کامپوزیت زمینه آلومینیم
سید عبد المجید خادم1، کریم زنگنه مدار2، ابراهیم خزایی*3 و تقی شجاعی4 چکیده
در این پژوهش، سنتز ترکیب بینفلزي Al3Zr از مخلوط پودرهاي آلومینیم و زیرکونیم و مطالعه تاثیر افزودن آن بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت زمینه آلومینیمی مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا جهت سنتز ترکیب یاد شده پودرهاي خام اولیه با نسبت استوکیومتري مشخص در کورهاي در دماي °C 700 در اتمسفر آرگون قرار گرفتند. سپس ترکیب بالا که داراي ساختاري متراکم بود به ذرات پودر تبدیل شد. بمنظور بررسی فازي و ریخت شناسی ذرات پودري تشکیل شده، از آنالیـز فازي XRD و میکروسکوپ الکترونـی روبشـی SEM مجهز به طیفسنج EDS استفاده شد. نتایج نشان دادند ترکیـب بینفلزي Al3Zr با موفقیت تشکیل شده و هیچ فاز ناخواستهاي در ترکیب ظاهر نشده است. در مرحله بعد، پودر بدست آمده در درصدهاي گوناگون (10، 15 و 25 درصد وزنی) با پودر آلومینیم مخلوط و در یک آسیاي سیارهاي جهت آسیاکاري قرار داده شد.
آسیاکاري مکانیکی در اتمسفر آرگون و با نسبت گلوله به پودر 20:1 و سرعت آسیاکاري 300 دور بردقیقه انجام شد. با استفاده از آنالیز XRD و از روش ویلیـامسـونهـال میانگین اندازه نانو بلورها براي نمونههاي کامپوزیتی برابر 56 نانومتر محاسبه گردید. سپس مخلوط حاصل به روش پرس گرم شکل داده شد. براي مقایسه خواص مکانیکی از آزمون استحکام فشاري و سختی استفاده شد. مقادیر بدست آمده از آزمونهاي انجام شده بیانگر این مطلب است که فرایند آسیاي مکانیکی و افزایش درصد وزنی ذرات Al3Zr باعث افزایش استحکام و سختی نانوکامپوزیت زمینه آلومینیمی میشوند، اما انعطافپذیري کاهش مییابد. نتایج نشان داد نمونه کامپوزیتی با 25 درصد وزنی ترکیب بینفلزي به ترتیب داراي استحکام فشاري و سختی برابر با MPa498 و VHN193 میباشد.

واژههاي کلیدي: ترکیب بینفلزيAl3Zr، آسیاکاري مکانیکی، نانوکامپوزیت، خواص مکانیکی.

استادیار دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ساوه، گروه مهندسی مواد، ساوه، ایران.
دانشیار گروه مهندسی مواد دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.
دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ساوه، گروه مهندسی مواد، ساوه، ایران.
مدرس گروه هوافضاي مرکز تحقیقات آیرودینامیک قدر،دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران.
[email protected] :نویسنده مسئول مقاله -*
پیشگفتار
آلومینیم و آلیاژهاي آن به دلیل دارا بودن دانسیته کم و قابلیت شکل پذیري بالا کاربردي گسترده در صنایع گوناگون از جمله صنایع هوافضا، خودروسازي، الکترونیک و غیره دارد، اما از آنجایی که در برخی از کاربردهاي مهندسی از استحکام مناسبی برخوردار نیستند، لذا پژوهشهایی گسترده در مورد افزایش استحکام آنها انجام گرفته است که از جمله این پژوهشها میتوان به توزیع ذرات سخت شامل انواع کاربیدها، بوریدها، نیتریدها ،اکسیدها، سیلیسیدها و نیز استفاده از ترکیبات بینفلزي در زمینه آلومینیم و تولید کامپوزیتهاي زمینه آلومینیمی اشاره کرد[2-1]. ترکیبهاي بینفلزي به دلیل دارا بودن خواص منحصر به فردي از جمله دماي ذوب بالا، استحکام بالا و سختی بالاتر نسبت به فلز خالص آلومینیم کاندیدایی مناسب براي دستیابی به این منظور میباشند. مهمترین عضو این گروه ترکیب بینفلزي Al3Zr است[2- 1]. این ترکیب به دلیل خصوصیات مناسبی که دارد میتواند به عنوان عامل تقویتکننده زمینه کامپوزیت عمل کند و از اینرو، داراي کاربردهاي فراوانی در پوشش فلزات و استفاده در صنایع هوافضا میباشد.
ژاوو و همکارانش در مورد کامپوزیت زمینه آلومینیمی
تقویت شده با ذرات 3Al2O و Al3Zr به روش درجا پژوهشهایی را انجام دادند. نتایج آنها نشان داد نانو بلورهاي تقویت شده با توزیع یکنواختی در زمینه کامپوزیت پراکنده شدهاند. همچنین، مشخص گردید خواص مکانیکی کامپوزیتهاي تهیه شده به کمک جریان مغناطیسی بهبود مییابد[3]. سنتز ترکیب بینفلزي Al3Zr و اکسید آلومینیم(3Al2O) از مخلوط پودرهاي 2024Al و 2ZrO به روش واکنش پرس گرم در دماي 740 درجه سانتیگراد به وسیله کاوندران و همکارانش[4] گزارش شده است. با استفاده از نتایج بدست آمده مشاهده گردید حضور نانوذرات Al3Zr و 3Al2O در زمینه 2024Al در جهت افزایش استحکام موثر میباشند.
در حالت کلی کامپوزیتهاي زمینه فلزي میتوانند از روشهاي متنوعی هم در حالت مذاب و هم در حالت جامد تولید شوند. در روش مذاب، ذرات پیش از ریختهگري در درون قالب اضافه شده و در نتیجه، توزیع ذرات ناهمگن است. در حالت جامد، فرایند متالورژي پودر مطرح میشود. یکی از فرایندهاي تولید در حالت جامد براي ایجاد مواد همگن و ترکیب فازهاي تعادلی و غیرتعادلی از مواد تجاري، آسیاکاري مکانیکی میباشد[5].
آسیاکاري مکانیکی یکی از روشهاي ساخت پودرهاي فلزي مرکب با ریزساختار بسیار ظریف است. با استفاده از این روش می توان موادي تولید کرد که یکنواختی ساختار آنها در روشهاي عادي نظیر ذوب و ریخته گري در عمل قابل دستیابی نمی باشد. آسیاکاري مکانیکی درواقع فرایندي متشکل از شکست، تغییر شکل، جوش سرد و نفوذ در فواصل کم در بین لایه هاي پودر است که همگی در یک آسیا با انرژي بالا رخ میدهد[6]. با استفاده از این روش حتی میتوان در سیستمهاي مخلوط نشدنی محلول جامد فرا اشباع تولید کرد و میتوان آلیاژهاي نانو بلور ،آلیاژهاي آمورف و کامپوزیتهایی از آنها را با طیف گستردهاي از تغییرات ریز ساختاري تهیه کرد [8- 7]. در این روش مخلوط پودر عناصر اولیه در آسیاي گلولهاي (یا میلهاي) به مدت زمان مشخصی آسیا میشوند. عواملی مانند نسبت وزن گلوله به پودر مواد اولیه (BPR)، دماي محفظه آسیا، سرعت و مکانیزم حرکت محفظه آسیا و اندازه و جنس گلولهها فرایند آسیاکاري مکانیکی را تحت تاثیر قرار میدهند[9]. از جمله خصوصیات منحصر به فرد روش آسیاکاري مکانیکی؛ نیاز نداشتن به دماهاي بالا ،تجهیزات ساده و انجام عملیات تولید طی یک مرحله می-باشد. از اینرو، با استفاده از این روش میتوان به نانو کامپوزیتهاي زمینه سبک، از جمله زمینه آلومینیمی دست یافت. در راستاي پژوهشهاي انجام شده روي نانو کامپوزیتهاي زمینه آلومینیمی، ساساکی و همکارانش [10] استحکام بسیار بالایی از آلیاژ نانو بلور Al-Fe را گزارش دادهاند که به وسیله فرایند آلیاژسازي مکانیکی تولید شده است. این آلیاژ استحکام تسلیمی بیش از GPa1 و مقدار بهینه مقاومت حرارتی را از خود نشان میدهد.
پژوهشهایی که تا کنون روي کامپوزیت زمینه آلومینیمی بمنظور سنتز ترکیب بینفلزي Al3Zr انجام شده است، از واکنش شمش فلز آلومینیم و کربنات زیرکونیم(2(3Zr(CO) بوده که به روش مغناطیس-شیمیایی انجام گرفته و یا از واکنش پودر آلومینیم و اکسید زیرکونیم(2ZrO) بوده که به روش پرس گرم بدست آمده است[4- 3]. از اینرو، با وجود پژوهشهاي انجام شده هنوز موردي از واکنش پودرهاي خالص Al و Zr براي سنتز ترکیب Al3Zr، مشاهده نشده است. هدف اصلی این پژوهش، سنتز ترکیب بینفلزي نانوساختار Al3Zr از مخلوط پودرهاي فلزي آلومینیم و زیرکونیم به روش واکنش مستقیم (روش ذوبی) و بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی کامپوزیت زمینه آلومینیم میباشد که به روش آسیاکاري مکانیکی تهیه شده است.

مواد و روش آزمایشها
در این پژوهش براي تهیه ترکیب بینفلزي Al3Zr، پودرهاي فلزي آلومینیم و زیرکونیم با خلوص(99/99%) با اندازه ذرات کمتر از 20 میکرون که به ترتیب ساخت شرکت هاي باییر آلمان و روسیه میباشند، به عنوان مواد اولیه انتخاب شدند. براي تهیه ترکیب بین فلزي Al3Zr، ابتدا پودر عناصر خالص آلومینیم و زیرکونیم با نسبت استوکیومتري مورد نظر به مدت 15 دقیقه به وسیله مخلوط کن آزمایشگاهی مدل LM Mixer مخلوط شدند تا یک مخلوط همگن از آلومینیم و زیرکونیم بدست آید.
سپس این مخلوط در کورهاي در دماي 700 درجه سانتیگراد بمنظور ذوب فلز آلومینیم و ایجاد یک بستر مذاب که منجر به افزایش واکنش پذیري بین مذاب و ذرات پودر فلز زیرکونیم میشود، قرار داده شد. فرایند بالا با نرخ گرمایش 10 درجه سانتیگراد بر دقیقه انجام شد. دلیل کم بودن نرخ گرمایش به خاطر افزایش واکنش پذیري و نیز فرصت کافی جهت انجام واکنشهاي مورد نظر در طول فرایند میباشد. پس از رسیدن به دماي 700 درجه سانتیگراد ترکیب بالا بمنظور نفوذ و چسبندگی ذرات به مدت 20 دقیقه در این دما قراد داده شد. بمنظور جلوگیري از اکسیداسیون، تمامی مراحل انجام این فرایند در اتمسفر آرگون انجام گرفت. در ادامه ترکیب بدست آمده به آرامی در همان اتمسفر تا دماي محیط سرد شد. پس از این مرحله، ترکیب پودري بدست آمده از کوره خارج شده و بلافاصله به محفظه گلوباکس در اتمسفر آرگون انتقالداده و در یک هاون عقیق کوبیده شد تا به پودري با ذراتمیکرونی تبدیل شود. بمنظور بررسی میکروساختار و آنالیزفازي بر روي ذرات پودري به ترتیب از میکروسکوپالکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف سنج (EDS) ودستگاه پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده شد. جهت انجام فرایند آسیاکاري مکانیکی از آسیاي سیارهاي مدل 2PMV استفاده شد. سرعت گردش آسیا 300 دور بر دقیقه و نسبت گلوله به پودر برابر 20:1 در نظر گرفته شد. از اسید استئاریک به مقدار 2 درصد وزنی به عنوان عامل کنترل کننده فرایند استفاده شد. آسیاکاري در دماي اتاق انجام گرفت و تمامی مراحل آسیاکاري در اتمسفر آرگون انجام شد. جنس محفظه استفاده شده فولاد ابزار 4T بوده و گلولههاي استفاده شده از نوع فولاد پرکروم میباشد. گلولههاي بکار رفته مخلوطی از 6 گلوله 20 میلیمتري ،6 گلوله 15 میلیمتري، 1 گلوله 12 میلیمتري و 1 گلوله 10 میلیمتري بود. آسیاکاري در زمانهاي 5 ، 15 و 20 ساعت انجام گرفت. بمنظور بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت زمینه آلومینیمی، سه نمونه پودر با ترکیب گوناگون تهیه شد که مشخصات آنها در جدول 1 آورده شده است.
جدول 1- مشخصات ترکیب پودرها.
نمونه Al ( Wt.%) Al3Zr ( Wt.%)
NO. 1♦ 75 25
NO. 2● 85 15
NO. 3▲ 90 10

در این پژوهش جهت تعیین اندازه بلورها از روش ویلیامسونهال استفاده شد[11]، به این صورت که از روي پهنشدگی پیکها و با کمک رابطه(1) اندازه بلورها محاسبه گردید. بر اساس نتایج بدست آمده، اندازه بلورهاي Al3Zr پس از 20 ساعت آسیاکاري مکانیکی در حدود 56 نانومتر بدست آمد.

BCos

0.9 2Sin (1)
d
در رابطه بالا طول موج پراش ایکس(λ=0.178 nm) و K ثابت شرر 0.9=K است[11]. θ زاویه تفرق ،η کرنش شبکه ،B پهناي بلندترین پیک در نیمه ارتفاع آن بر حسب رادیان و d میانگین اندازه ذرات بر حسب نانومتر است.
براي ارزیابی خواص مکانیکی از آزمون فشار و سختیسنجی استفاده شد. جهت تهیه نمونههاي آزمون فشار از یک قالب فولاد ابزار (13H) استفاده شد. قطر و ارتفاع نمونهها بر اساس استاندارد E9-89a به ترتیب برابر 10 و 15 میلیمتر در نظر گرفته شد. فشار و دماي اعمالی در نظر گرفته شده بمنظور انجام فرایند پرسگرم جهت ساخت نمونههاي کامپوزیتی به ترتیب برابر 400 مگاپاسکال و 500 درجه سانتیگراد و زمان زینتر بمنظور کامل شدن پدیدهها 20 دقیقه انتخاب شد. جهت جلوگیري از بزرگ شدن اندازه بلوركها و تسریع در زینترینگ نمونهها نرخ گرمایش بالایی برابر °C/min 20 در نظر گرفته شد. پس از پایان زینترینگ، نمونهها به آهستگی تا دماي محیط سرد شدند. نرخ سرد شدن قالب ،بمنظور جلوگیري از بروز هرگونه شوك حرارتی به نمونههاي زینتر شده، حدود 10-5 درجه سانتیگراد بر دقیقه انتخاب گردید.
آزمون فشار به وسیله دستگاه اندازهگیري استحکام چند منظوره ساخت شرکت Instron مد ل 13303000HSC انجام گرفت. آزمون سختی سنجی به وسیله دستگاه 21MVK-H ساخت کارخانه Akashi محصول کشور ژاپن با نیروي 5 کیلوگرم انجام شد. براي هر نمونه 3 مرتبه سختیسنجی صورت گرفت که در نهایت، میانگین عدد بدست آمده به عنوان سختی نمونهها در نظر گرفته شد. بررسیهاي فازي به وسیله دستگاه پراش سنج پرتو ایکس مدل PW3710-Philips ساخت کشور هلند با آند λ=1.78Аº) Co kα) انجام شد. جهت بررسی ریزساختار و ریخت شناسی ذرات پودري از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مدل VEGA\\TESCAN استفاده گردید.

نتایج و بحث
در شکل 1 آنالیز XRD مربوط به ترکیب بینفلزيAl3Zr نشان داده شده است. آنالیز XRD به کمک نرمافزار X-pert مورد بررسی قرار داده شد. همان گونه که درشکل مشاهده میشود، تمامی پیکهاي حاصله مربوط بهترکیب بینفلزي Al3Zr میباشند و این نشان میدهد ترکیب Al3Zr بدست آمده است. در این رابطه میتوان گفت شرط لازم براي تشکیل یک ترکیب جدید حاصل از واکنش شیمیایی بین ذرات واکنش دهنده، برقراري تماس بین ذرات واکنش دهنده میباشد. از اینرو، بستر مذاب فلز Al تماس بین ذرات Al و Zr را امکانپذیر میکند.

شکل 1- الگوي پراش پرتو ایکس ترکیب بینفلزي Al3Zr.
از سوي دیگر، بر اساس روابط ثابت شده متالورژیکی که بین پودر Zr و مذاب Al حاکم است، Zr زمانیکه به صورت ذرات پودري به مذاب افزوده میشود، تجزیه میشود[12] که در اثر این تجزیه فازهاي جدیدي بدست میآید [12]. در ادامه مذاب Al با مرزهاي بیرونی فازهاي به وجود آمده حاصل از تجزیه Zr، واکنش داده و بین آنها فرایند نفوذ و چسبندگی رخ خواهد داد و در نهایت، ترکیب بینفلزي Al3Zr بدست خواهد آمد. وانگ و همکارانش بمنظور سنتز ترکیب بینفلزي Al3Zr و اکسید آلومینیم (3Al2O) در زمینه آلومینیمی به روش الکترومغناطیسی پژوهشهایی را انجام دادند. آنها ابتدا با استفاده از یک کوره الکتریکی تحت اتمسفر آرگون شمشAl را ذوب کرده و پس از آن مذاب حاصل در دماي 850 درجه سانتیگراد نگاهداشته شد. سپس پودر زیرکونیم را به مذاب Al افزودند و بمنظور افزایش واکنشپذیري بین ذرات پودري و مذاب از یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس کم استفاده کردند. نتایج
بدست آمده از آنالیز XRD نشان داد دو فاز Al3Zr و 3Al2O با موفقیت در زمینه آلومینیمی بدست آمدهاند
[12]. کاوندران و همکارانش نیز از مخلوط پودرهاي آسیاکاري شده 2024Al و 2ZrO با استفاده از روش پرس گرم در دماي 740 درجه سانتیگراد، موفق به سنتز ترکیب بینفلزي Al3Zr و اکسید آلومینیم (3Al2O) شدند. آنها بمنظور جلوگیري از بروز واکنشهاي ناخواسته و ایجاد آلودگی در ذرات پودري در حین آسیاکاري از گاز آرگون استفاده کردند. نتایج آنها نشان داد هیچگونه آلودگی در طی آسیاکاري و سنتز به وجود نیامده است[4].
در مورد شکل 1 نکته دیگر اینکه تنها پیکهاي مربوط به فاز Al3Zr مشاهده میشود و هیچ پیک دیگري مربوط به اکسیداسیون و یا حضور ناخالصی مشاهده نمیشود. به بیان دیگر، میتوان اینچنین بیان کرد که هیچ فاز ناخواستهاي در طی سنتز ترکیب Al3Zr به وجود نیامده است. از سوي دیگر، توجه به این نکته که عناصر Al و Zr تمایل شدیدي به واکنشپذیري با اکسیژن دارند ،داراي اهمیت است. بنابراین، احتمال تشکیل اکسید آلومینیم(3Al2O) و اکسید زیرکونیم(2ZrO) دور از انتظار نیست و ممکن است اکسیدهاي ذکر شده در درصدهاي کمتري نسبت به ترکیب Al3Zr تشکیل شده باشند که آنالیز XRD قادر به نشان دادن آنها نمیباشد. از اینرو، بمنظور اطمینان از درستی آنالیز XRD، از ذرات پودري آنالیز EDS تهیه شد. شکل (2-پ) نتایج آنالیزEDS ترکیب بینفلزي Al3Zr را نشان میدهد. با توجه به نتایجبدست آمده از آنالیز EDS مشاهده میشود تنها عناصرفلزي Al و Zr در ساختار حضور دارند و هیچ عنصرناخواستهاي همچون اکسیژن مشاهده نمیشود. در ادامهمیتوان گفت نتایج آنالیز EDS و نتایج بدست آمده از آنالیز XRD، سنتز ترکیب Al3Zr را تایید میکنند. در این پژوهش در مورد عدم تشکیل فازهاي ناخواسته در طی سنتز میتوان به استفاده از گاز آرگون اشاره داشت که از بروز واکنش ناخواسته بین عناصر آلومینیم و زیرکونیم با اکسیژن جلوگیري میکند. در مواردي، فازهاي ناخواسته 2Al6Fe ،ZrC ،ZrH و 4Al13Fe به دلیل واکنش بین مواد اولیه و عامل کنترل کننده فرآیند و آلودگی ناشی از محفظه آسیا تشکیل شدهاند[13].
نکته دیگر اینکه بر اساس آنالیز EDS عناصر Al و Zr به ترتیب با 58,57 و 42,42 درصد وزنی در ساختار ترکیب بالا حضور دارند که این مسئله با دیاگرام فاز -AlZr کاملا مطابقت دارد[13]. از اینرو، میتوان دریافت نسبت استوکیومتري به دقت رعایت شده است. شکل 2 تصاویر SEM ترکیب بینفلزي Al3Zr را نشان میدهد. در بزرگنمایی بالاتر (شکل2- ب) دندریتهایی در تصویر مشاهده میشود که وجود آن نشان دهنده ترد بودن ترکیب بالا میباشد[13].

شکل 2- تصاویر SEM و آنالیز EDS از ترکیب بینفلزي Al3Zr الف و ب)در دو بزرگنمایی گوناگون، پ)آنالیز EDS.
میتوان به این نکته اشاره داشت که Al3Zr در مقایسه با اینرو، فرایند نفوذ به سرعت رخ میدهد و از سوي دیگر،عنصر Al یک فاز ترد میباشد که این مسئله باعث میشود ذرات آلومینیمی طی فرایند آسیاکاري به صورت ورقههایی اندازه ذرات ترکیب بینفلزي طی فرایند آسیاکاري در در آمده که در اثر ضربه پهن شده و کار سخت میشوند.
زمانهاي کمتري به کوچکترین حد خود برسند و از

شکل 3- الگوهاي پراش اشعه ایکس نمونه هاي 1.NO.2 ،NO و 3.NO.
نتایج XRD نمونهها که در زمانهاي 15،5و20 ساعت آسیاکاري شدهاند در شکل 3 نشان داده شده است. در شکل پیکهایی مربوط به Al و ترکیب بینفلزي Al3Zr وجود دارد. همان گونه که مشاهده میشود، پیکهاي حاصله براي هر سه نمونه در زمانهاي ابتدایی آسیاکاري (5ساعت)، داراي شدت بیشتري میباشند و در ادامه با افزایش زمان آسیاکاري (15 و 20 ساعت) از شدت پیکهاي کاسته می شود و به تدریج پهناي پیکها افزایش مییابد. درحالیکه با ادامه فرایندآسیاکاري پیکهاي مربوط به آلومینیم با وجود کاهش در شدت آنها، در مقایسه با پیکهاي ترکیب بینفلزي Al3Zr، هنوز هم از شدت بیشتري برخوردارند. در مورد بروز این پدیده این مسئله باعث میشود که ذرات آلومینیمی دیرتر شکسته شده و به ذرات ریزتري تبدیل شوند که در نهایت،منجر به افزایش شدت پیکهاي آنها در مقایسه باترکیبات بین فلزي میگردد[13]. افزایش دانسیته نواقصبلوري بویژه نابهجاییها باعث افزایش کرنشهاي الاستیک میشود که در ادامه در اثر افزایش درجه حرارت ذرات پودر، نابهجاییها بتدریج آرایش جدید به صورت مرزدانه به خود میگیرند تا انرژي آزاد کل سیستم را کاهش دهند. به این ترتیب، آسیاکاري مکانیکی منجر به ریز شدن اندازهدانهها تا حد نانومتر میگردد[15- 14]. از سوي دیگر، نفوذعناصر در حین فرایند آسیاکاري مکانیکی به دلیل افزایش شدید نقصهاي بلوري، کاهش اندازه دانهها و همچنین، افزایش آنی و موضعی دماي ذرات پودر در خلال برخورد با گلولهها، کاملا امکانپذیر میباشد [16]. ادامه فرایندآسیاکاري مکانیکی تغییري عمده در الگوي XRD ایجاد نمیکند و باعث افزایش ناچیزي در پهناي پیکهاي ترکیب بینفلزي و آلومینیم میگردد.
14721842540764

بدیهی است نسبت گلوله به پودر بیشتر سبب افزایش انرژي ضربه در حین فرایندآسیاکاري مکانیکی میشود، این در حالی است که با کاهش نسبت وزنی گلوله به پودر مواد اولیه، مقدار انرژي جنبشی گلولهها که در هنگام برخورد به واحد جرم پودر مواد اولیه منتقل میشود، کاهش مییابد که این مسئله سرعت فرایندهایی را که در حین آسیاکاري مکانیکی رخ میدهد، کند میسازد[17]. از اینرو، در این پژوهش شمار گلولههاي 20و 15 میلیمتري بیشتر از گلولههاي 12و10 میلیمتري انتخاب شد که این مسئله باعث میشود انرژي ضربه و همچنین، مقدار پودري که بین گلولهها گیر میافتد، بیشتر باشد.

در عملیات آسیاکاري مکانیکی مجموعهاي از ذراتپودر هنگامی که دو گلوله با هم برخورد میکنند، بین دوگلوله به دام میافتند که در حدود 1000 ذره میباشند و تشکیل یک کلوخه با وزن تقریبی 2/0 میلیگرم میدهند.
در این حالت ذرات به دام افتاده در اثر ضربه گلولهها تغییر شکل زیادي متحمل شده و روي هم پهن میشوند[18].
در شکل4 نمودار تغییرات اندازه بلورها بر حسب زمان آسیاکاري مکانیکی نشان داده شده است. با توجه به شکل اندازه بلورها در زمانهاي اولیه آسیاکاري(مرحلهΙ) با سرعت بیشتري کاهش مییابد و در ادامه با افزایش زمان آسیاکاري (ΙΙوΙΙΙ) کاهش در اندازه بلورها سرعت کمتري خواهد داشت. با توجه به شکل، نمودار در مرحله (ΙΙΙ) نسبت به مراحل Ι و ΙΙ شیب کمتري را از خود نشان میدهد و تقریبا با محور افقی برابري میکند. در این حالت در اندازه دانهها کاهش محسوسی بوجود نخواهد آمد، به بیان دیگر، اندازه دانهها به یک مقدار تعادلی رسیدهاند.

-2224950



قیمت: تومان


پاسخ دهید