مطالعات ريزساختاري و خواص كششي آلياژ آنتروپي بالا CuCrFeNi2Mn0.5 حين فرآيند نورد سرد و آنيل

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

دكتري

در تحقيق حاضر به‌منظور توليد يك آلياژ آنتروپي بالا با صرفه اقتصادي و خواص مكانيكي بهينه، بركنترل و بررسي سازوكار تغيير شكل و تبلور مجدد آلياژ CuCrFeNi2Mn0.5 تمركز شده است. بدين منظور آلياژ مربوطه به كمك ذوب سازي در كوره القايي توليد و پس از آن به‌منظور يكنواختي تركيب شيميايي و حذف ساختار ريختگي، طبق طراحي آزمايش انجام شده به روش سطح پاسخ، آلياژ توليدي در شرايط مختلف همگن‌سازي شد تا شرايط بهينه همگن‌سازي به دست آيد. از آن جهت كه نورد سرد و آنيل پيش زمينه اكثر فرايندهاي توليدي است، سازوكار تغيير شكل حين نورد سرد و تبلور مجدد استاتيكي حين آنيل در اين آلياژ مورد بررسي و مطالعه قرار گرفت. بدين منظور از روش‌هاي استاندارد مشخصه يابي نظير ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي و آناليز پراش الكترون‌هاي بازگشتي استفاده شد. آلياژ حاصل در حالت ريختگي به سبب جدايش عناصر حين انجماد، شامل دو فاز FCC بود كه اين امر منجر به انعطاف‌پذيري خوب آلياژ در اين حالت شد. همگن‌سازي در دماي C° 1200 به مدت 9 ساعت باعث از بين رفتن ساختار ريختگي و يكنواخت شدن توزيع عناصر شد. پس از همگن‌سازي، نمونه‌ها تا 80 درصد كاهش ضخامت، نورد سرد شده و ريزساختار و خواص مكانيكي آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. مطالعات ريزساختاري نشان داد كه آلياژ مربوطه حين تغيير شكل، پايداري فازي خود را حفظ نموده است. علاوه بر اين، مشاهده شد كه سازوكار تغيير شكل آلياژ مربوطه لغزش نابجايي‌ها، تشكيل دوقلويي‌هاي مكانيكي و باندهاي برشي است. مطالعات ريزساختاري (مشاهده باندهاي برشي) و تشكيل مؤلفه‌هاي بافت برنج و گاس، نشان داد كه آلياژ مربوطه انرژي نقص چيدن كمي دارد. مدل سازي آماري كسر تبلور مجدد با استفاده از طراحي آزمايش به روش سطح پاسخ انجام گرفت و نتايج نشان داد كه دماي بهينه تبلور مجدد 100 درصدي نمونه 80 درصد نورد سرد شده حدود C° 968 است. علاوه براين با توجه به مشاهده دانه‌هاي جديد با عدد GOS كمتر از 2 درجه و جهت‌گيري متفاوت نسبت به دانه‌هاي اوليه و همچنين مشاهده تغييرات سختي نمونه‌هاي نورد سرد شده، اين‌گونه نتيجه گرفته شد كه كسر زيادي از دانه‌ها، حين تغيير شكل و در اثر چرخش دانه‌هاي فرعي در باندهاي برشي ايجاد شده‌اند. با توجه به مطالعات ريزساختاري و جوانه‌زني ترجيحي بر روي باندهاي برشي، به‌منظور افزايش استحكام و در عين حال حفظ شكل پذيري، سعي بر ايجاد نوعي ريزساختار غيريكنواخت شد. بدين منظور آلياژ مربوطه پس از 80 درصد كاهش ضخامت حين نورد سرد، در دماي C° 800 به مدت 1 ساعت آنيل شد. مطالعات ريزساختاري نشان داد كه در اين نمونه، تبلور مجدد به‌صورت جزئي انجام شده است. تشكيل رسوب‌ها بر روي برخي نواحي از باندهاي برشي به‌عنوان مكان‌هاي پرانرژي و ترجيحي و اثر قفل كنندگي آن‌ها، مانع از تبلور مجدد و تشكيل دانه‌هاي جديد در اين مناطق شده و اين مناطق به استحكام دهي آلياژ (حدود 850 مگاپاسكال) كمك كرده‌اند. از طرفي، تشكيل دانه‌هاي جديد تبلور مجدد يافته در ديگر مناطق، منجر به شكل‌پذيري خوب آلياژ (انعطاف پذيري تقريبي 20 درصدي) در اين شرايط شده است.

224396

متالورژي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان