رفتن به محتوای اصلی
x
توسعه و مشخصه یابی آلیاژ آنتروپی بالای FeCoCrNiMn تولید شده به روش ریخته­ گری القایی تحت خلاء
تاریخ دفاع
استاد

مهدي علي زاده

دانشکده
مهندسی مواد

آلیاژهای آنتروپی بالا اخیراً به علت خواص مناسب مکانیکی،فیزیکی، خوردگی و همچنین خواص مناسب سایشی بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته است.بر این اساس مطالعه خواص مختلف این آلیاژها به منظور توسعه بیش­تر آن­ها به شدتمورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق آلیاژ آنتروپی بالای FeCoCrNiM   ابتدا به روش   القایی تحت خلاء ریخته­گری شد. سپس به منظور حذفساختار ریختگی عملیات همگن سازی بر روی این آلیاژ انجام پذیرفت. به منظور به دستآوردن دما و زمان مناسب برای همگن سازی از طراحی آزمایش و روش سطح پاسخ استفادهگردید و مدلی برای شرایط دمایی و زمانی مناسب گردید. شرایط دمایی مناسب برای ازبین رفتن ساختار ریختگی و به حداقل رساندن جدایش دمای 1100 درجه سانتی­گراد   به دست آمد. همچنین، به منظور بررسی اثر نورد برروی ریزساختار آلیاژ حاصل، عملیات نورد سرد بر روی نمونه‌ها به ترتیب با کاهش سطحمقطع   35، 45، 75 و 85 درصد انجام پذیرفت.به منظور بررسی خواص مکانیکی از آزمون کشش، سختی، شکست نگاری و آزمون سایش در دمایمحیط استفاده گردید. همچنین بررسی­های   ریزساختاری و فازی به کمک میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون پراشپرتوی ایکس انجام شد. سطوح شکست توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد و نیز بهمنظور ارزیابی خواص خوردگی از آزمون تافل در دمای اتاق و در محلول 5/3 درصد کلریدسدیم استفاده شد. پس از ریخته­گری، توسط آزمون پراش پرتوی ایکس مشخص گردید آلیاژدارای تک­ فاز FCC است که در اثرهمگن سازی فاز جدیدی در ساختار مشاهده نشد. دانسیته نابجایی‌ها توسط روش ریتولد وبا استفاده از داده‌های آزمون پراش پرتوی ایکس محاسبه گردید. مشاهده شد در اثرانجام کار سرد بر روی نمونه­ها دانسیته نابجایی­ها   از 1012×6/4 بر متر مربع به 1012×2234برمتر مربع افزایش یافته است. نتایج حاصل از آزمون کشش در دمای محیط نشان داداستحکام کششی   به ترتیب از 437 مگاپاسگالبرای نمونه همگن شده به 1260 مگاپاسگال در نمونه کار سرد شده با کاهش ضخامت 85درصد افرایش یافت. همچنین، با بررسی سطح شکست نمونه­های آزمون کشش مشخص گردید   با افزایش درصد نورد، مساحت دیمپل­ها از 38میکرومتر مربع در حالت همگن به 11 میکرومتر مربع در حالت 85 درصد نورد سرد شدهکاهش یافت. پس از انجام فرایند آنیل تبلور مجدد بر روی نمونه­های نورد شده اندازهدانه­ها توسط مکانیزم تبلور مجدد استاتیکی از 220 میکرون در حالت همگن شده به 2/14میکرون در حالت نورد سرد شده با حداکثر کاهش ضخامت کاهش یافت.   بنابراین مکانیزم شکست از حالت نرم به حالت ترد تغییرکرد. علاوه بر این در اثر افزایش درصد نورد، سختی آلیاژ تا 3 برابر حالت همگن شده از150 ویکرز در حالت همگن شده به   450 ویکرزدر نمونه کار سرد شده با 85 درصد کاهش ضخامت افزایش یافت. همچنین استحکام بخشیناشی از افزایش دانسیته نابجایی­ها و افزایش مرزدانه­ها مهم‌ترین عوامل افزایشاستحکام در این آلیاژ معرفی شد. توان کارسختی آلیاژ FeCoCrNiMn با برون‌یابی نمودار تنش کرنش بین نقاط تسلیم و کشش محاسبه شد.توان کار سختی از 32/0 در حالت همگن به 11/0 در حالت 85 درصد نورد شده کاهش یافت. درادامه به کمک طراحی آزمایش و روش سطح پاسخ دما و زمان عملیات آنیل تبلور مجددمحاسبه شد.   مقایسه رفتار سایشی نمونه­هاینورد شده و آنیل شده   به کمک آزمون سایشپین بر دیسک انجام شد. نتایج حاصل از آزمون سایش   نشان ­داد مکانیزم عمده حاکم سایش خراشان می­باشد.مقایسه نمونه­های   85 و 45 درصد نورد سردشده کاهش حدود 20 درصدی ضریب اصطکاک از 86/0 به 64/0 و از 64/0 به 54/0 را بهترتیب پس از آنیل نشان داد.

کلمات کلیدی: آلیاژهای آنتروپی بالا، آلیاژFeCoCrNiMn، خواص مکانیکی، دانسیته نابجایی­ها، ذوب القایی تحت خلاء.   

تحت نظارت وف ایرانی