31674

بررسي رفتار تغييرشكل تحت فشار آلياژ آنتروپي بالاي AlCoCrFeMnNi توليد شده به روش تف جوشي پلاسماي جرقه‌اي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1401

1403/06/18

دكتر حميدرضا جعفريان

دكتر حسين آقاجاني

مهندسي مواد

در پژوهش حاضر به بررسي رفتار تغيير شكل تحت فشار، آلياژ آنتروپي بالاي AlCoCrFeMnNi توليد شده به روش تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي (SPS) پرداخته شده‌است. مخلوط پودري آلومينيوم، كبالت، كروم، آهن، منگنز و نيكل در نسبت اتمي برابر به مدت 48 ساعت تحت آلياژسازي مكانيكي قرارگرفت. سپس، 3 نمونه از فرآيند تف‌جوشي انجام شده در دماي 800 درجه‌ي سانتي‌گراد با فشار 5/37 مگاپاسكال، حاصل شد. نمونه‌ها تحت عمليات حرارتي در دماهاي 1100 و 1400 درجه‌ي‌سانتي‌گراد در مدت زمان‌هاي 3 و 8 ساعت قرار گرفتند. آزمون فشار براي دستيابي به خواص مكانيكي در دماي اتاق در نرخ كرنش‌هاي 1/0، 3/0 و 5/0 بر ثانيه مطابق استاندارد ASTM E9 انجام شد. موروفولوژي پودر، ريزساختار و سطح شكست نمونه‌ها توسط ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرارگرفت. مشخصه‌يابي عنصري و فازي نمونه‌ها با پراش پرتوي ايكس و طيف سنجي توزيع انرژي پرتو ايكس در دو مدل نقطه‌اي و نقشه بررسي شد. نتايج حاصل از پژوهش نشان داد؛ در نمونه‌هاي تف‌جوشي فاز BCC غالب، پس از انجام عمليات حرارتي به فاز FCC غالب، استحاله يافته‌است. با افزايش كرنش از 1/0 به 3/0 بر ثانيه، استحكام تسليم، استحكام فشاري و استحكام شكست، ابتدا روند افزايشي و سپس با افزايش كرنش به 5/0 بر ثانيه، روند كاهشي را، طي مي‌كنند. با اعمال عمليات حرارتي در دماي 1100 درجه‌ي سانتي‌گراد و زمان 8 ساعت بيشينه‌ي خواص مكانيكي حاصل شد؛ در حالي كه با افزايش دما تا 1400 درجه و زمان 3 ساعت استحكام كاهش يافت؛ اما، سهم غالب فاز FCC در ساختار، باعث بهبود شكل‌پذيري گرديد. بررسي سطح شكست نيز نشان داد؛ مكانيزم شكست به صورت تركيبي از شكست نرم و ترد در سطح فعال بوده‌است كه با افزايش دماي عمليات حرارتي و افزايش فاز FCC، مكانيزم شكست نرم فعال‌تر مي‌باشد.

1403/09/18

Investigation on Compressive Deformation Behavior of AlCoCrFeMnNi High Entropy Alloy Produced by Spark Plasma Sintering Method

9/8/2025 12:00:00 AM

The present study investigates the compressive properties of the AlCoCrFeMnNi high-entropy alloy produced by the spark plasma sintering (SPS) method. A powder mixture of aluminum, cobalt, chromium, iron, manganese, and nickel in equal atomic ratios was subjected to mechanical alloying for 48 hours. Subsequently, three samples were sintered at a temperature of 800°C under a pressure of 37.5 MPa. The samples then underwent heat treatment at temperatures of 1100°C and 1400°C for durations of 3 and 8 hours, respectively. Compression tests were conducted to determine the mechanical properties at room temperature with strain rates of 0.1, 0.3, and 0.5 s-1, in accordance with ASTM E9 standards. The powder morphology, microstructure, and fracture surface of the samples were examined using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). Elemental and phase characterization of the samples was performed through X-ray diffraction (XRD) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) in both point and mapping modes. The results indicated that the sintered samples primarily exhibited a BCC phase, which transformed predominantly into an FCC phase after heat treatment. Compression test results revealed that, with an increase in strain rate from 0.1 to 0.3 s-1, the yield strength, compressive strength, and fracture strength initially increased, but with a further increase in strain rate to 0.5 s-1, these properties began to decrease. The optimal mechanical properties were achieved with a heat treatment at 1100°C for 8 hours, whereas increasing the temperature to 1400°C for 3 hours resulted in reduced strength. However, the dominant FCC phase in the structure contributed to improved ductility. Fracture surface analysis indicated that the fracture mechanism involved a combination of ductile and brittle fracture, with ductile fracture becoming more predominant as the heat treatment temperature increased and the FCC phase expanded.

آلياژ آنتروپي بالا AlCoCrFeMnNi , تغييرشكل تحت فشار , تف‌جوشي پلاسماي جرقه‌اي , ؛ آلياژسازي مكانيكي , عمليات حرارتي

AlCoCrFeMnNi High Entropy Alloy , Compressive Deformation , Spark Plasma Sintering , Mechanical alloying , Heat Treatment

Sadaf Sadatabhari

Dr. Hamidreza Jafarian