18580

۱۸۵۸۰

تاثير نبروي لورنتز بر ريزساختار انجمادي آلومينيوم ۳۱۹

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد شناسايي و انتخاب مواد فلزي

آبان ۱۳۹۶

دكتر حسين عربي - دكتر سيد محمدتقي صالحي

مواد و متالورژي

چكيده يكي از كاربردهاي الكترومغناطيس در مهندسي مواد، ايجاد نيروي لورنتز به كمك اعمال همزمان ميدان مغناطيسي و جريان الكتريكي مي باشد. اين نيرو كه از برهم كنش بين ميدان الكتريكي و ميدان مغناطيسي حاصل مي شود سابقه زيادي در علم مواد ندارد و اين پديده به تازگي وارد علم فلزات شده است. با بكارگيري فرآيند الكترومغناطيسي مي توان آلياژهايي با تركيب دقيق تر و عيوب ساختاري كمتر ساخت. استفاده از اين روش موجب مي شود كه آلاينده هاي كمتري وارد محيط زيست شود. حتي با اين روش مي توان آلياژي را در حالت بي وزني ذوب كرده و پس از شكل دهي منجمد كرد. در فرآيند الكترومغناطيسي مواد افق هاي ناشناخته بسياري وجود دارد كه در اين تحقيق تلاش شده تاثير اعمال همزمان نيروهاي الكتريكي و مغناطيسي، به مذاب در حال انجماد مورد آزمايش قرار گيرد زيرا طبق بررسي ها، در گذشته در اين زمينه كار كمتري انجام شده است. به همين منظور ابتدا مدل چوبي نمونه ريخته گري طراحي شد سپس قالب گيري به كمك ماسه CO2 انجام گرفت. مدار اعمال جريان به گونه اي طراحي شد كه خود مذاب به عنوان كليد اتصال جريان عمل كند و در نتيجه بلافاصله بعد از ورود مذاب به درون قالب، جريان الكتريكي متناوب وصل شود. براي اعمال ميدان مغناطيسي نيز از دو آهنربا استفاده شد كه در فاصله مياني اين دو آهنربا، ميدان مغناطيسي يكنواختي با قدرت 900 گاوس ايجاد كرد. در اين تحقيق شدت ميدان مغناطيسي ثابت و شدت جريان الكتريكي از 100 تا 200 آمپر، با فركانس ثابت Hz50 متغيير در نظر گرفته شده است. ريزساختار نمونه هاي ريختگي به كمك ميكروسكوپ نوري(OM) ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) و استفاده از آناليز XRD مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از بررسي با ميكروسكوپ نوري و الكتروني نشان داد كه تغييري در اندازه دانه ها و يا مورفولوژي فازهاي رسوبي حاصل نشده است اما نتايج حاصل از بررسي هاي آناليز XRD نشان داد كه با تغيير شدت جريان عبوري، ‌جهت گيري ترجيحي دانه ها تغيير كرده است. اين تغيير جهت دانه ها ناشي از نيروي اعمالي به مذاب مي باشد. كلمات كليدي: نيروي لورنتز، فرآيند الكترومغناطيسي مواد، آلياژ آلومينيوم 319، انجماد

1396/12/19

3/10/2018 12:00:00 AM

Abstract Creation of Lorentz force by simultaneous application of magnetic field and electric current is one of the applications of electromagnetics in material engineering. This force, which results from the interaction between the electric field and the magnetic field, is new in materials science, and has recently been introduced into the Metal Science. The electromagnetic process can be used to produce less complex alloys with less structural defects. This method emits less pollutants into environment. In This method, alloys can be melted in zero-gravity state and then solidified after taking the desirable form. There are many unknown horizons in the electromagnetic processing of materials. Given that few studies have been conducted in this field, the present study is an attempt to investigate the effect of simultaneous application of electrical and magnetic forces on the solidification structure. To this end, a casting model was first designed, and then CO2 sand molding was performed. The current circuit was designed in a way that the molten metal acted as a switch so that the electrical current is connected immediately after the molten metal is pouring into the mold. Two magnets were used to apply a uniform magnetic field with magnitude of 900 Gauss. In this study, the intensity of the magnetic field is considered constant and the intensity of the electric current is considered variable. The optical microscope (OM), scanning electron microscopy (SEM) and XRD analysis were used to investigate the microstructure of casting samples. The results obtained from optical and electron microscopy showed that the grain size or morphology of the sediment phases have not changed at all. But the results of XRD analysis showed that with any change in the current density, the preferential orientation of grains changes accordingly. This change in the grain orientation can be attributed to the force applied to the molten metal. Keywords: Lorentz force, Electromagnetic processing of materials, A319 Aluminum