18126

18126

بررسي تأثير عوامل انجمادي بر مشخصات ريزساختاري در انجماد جهت دار آلياژهاي Al-Fe

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

شهريور ماه 1396

دكتر سعيد شبستري

مواد و متالورژي

هدف از تحقيق حاضر بررسي ريزساختار حاصل از انجماد جهت¬دار آلياژهاي هيپويوتكتيك Al-Fe در كوره بريجمن و نحوه تأثير عوامل انجمادي نظير سرعت انجماد ، سرعت سرد كردن و گراديان دمايي بر آن در حين فرآيند انجماد جهت¬دار است. فرآيند انجماد جهت¬دار با استفاده از كوره بريجمن مجهز به سيستم مبرد آبگرد با سرعت¬هاي بيرون¬كشي به ترتيب 1، 5 و 10 ميلي¬متر بر دقيقه و دبي آبگرد 1 و 2 ليتر بر دقيقه بر روي آلياژهاي مورد نظر انجام گرفت. آزمايش آناليز حرارتي با استفاده از سيستم خوانش و ثبت دما در حين فرآيند انجماد جهت¬دار انجام پذيرفت و منحني¬هاي سرد شدن، مشتق اول و دوم به منظور يافتن نقاط دمايي بحراني نظير دماي جوانه¬زني فاز زمينه و فازهاي بين¬فلزي، دماي استحاله يوتكتيك و زمان پايان انجماد رسم گرديد. براي بررسي و تحليل ريزساختار از ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي (SEM) استفاده شد. ريزساختار نمونه¬هاي منجمد شده به روش جهت¬دار داراي ساختار سلولي با ديواره¬اي از جنس تركيبات بين¬فلزي غني از آهن بود. براي شناسايي اين فازهاي بين فلزي از آزمايش طيف‌سنجي پخش انرژي (EDS) استفاده شد. سختي‌سنجي بر روي مقاطع عرضي انجام گرفت و ميانگين آن براي هر مقطع محاسبه و پروفيل سختي براي هر سه سرعت انجماد و هر دو دبي آبگرد اعمال شده بر حسب فاصله سلولي رسم گرديد. همچنين آزمايش فشار بر روي نمونه¬هاي منجمد¬شده به روش جهت¬دار انجام گرفت و منحني¬هاي تنش-كرنش حقيقي با استفاده از نتايج حاصل از آن رسم گرديد. فواصل سلولي در ارتفاع¬هاي 15، 35، 55، 75 و 90 ميلي¬متري از مبرد محاسبه و تغييرات آن نسبت به فاصله از مبرد و سرعت انجماد رسم و توان سرعت انجماد براي آلياژهاي هيپويوتكتيك Al-0.5%wtFe، Al-1.0%wtFe و Al-1.5%wtFe به ترتيب 22/0، 24/0 و 25/0 حاصل گرديد. علاوه بر آن تغييرات فاصله سلولي به عنوان تابعي از درصد وزني آهن و دبي مبرد آبگرد مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاكي از آن است كه كاهش فاصله سلولي در اثر افزايش سرعت انجماد از 1 به 10 ميلي¬متر بر دقيقه منجر به افزايش 11 درصدي سختي آلياژهاي Al-Fe مي شود. بيشينه مقدارهاي استحكام تسليم و فشاري به ترتيب 74 و 478 مگاپاسكال حاصل شد.

1396/09/12

12/3/2017 12:00:00 AM

The aim of this work is to investigate the effects of solidification parameters such as solidification rate (R) and cooling rate (T ̇) on the microstructure of Al-Fe hypoeutectic alloys directionally solidified under steady-state condition. Al-Fe ingots with the composition of Al-0.5%wtFe, Al-1.0%wtFe and Al-1.5%wtFe have been directionally solidified in the Bridgeman type furnace having water-cooled system with water flow rate of 1 and 2 L.min-1 at the bottom of the chill zone. The microstructure was investigated using both optical and scanning electron microscopy (SEM). Cellular microstructure with the iron- intermetallics at the peripheral walls of the cells has been prevailed along the ingot length. Cell spacing (λc) was measured and plotted as a function of both solidification velocity and position from bottom of the chill zone. The hardness HV profiles were measured for the alloys and the hardness profile was plotted as a function of composition, solidification velocity and distance from the bottom of the chill zone. It was found that as the solidification velocity and cooling rate increase, the cell spacing experienced reduction and hence the hardness increased. Compression tests have been carried out on the specimens and it was observed that compressive strength of the alloys has increased with composition.