ارزيابي و بهبود ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ Co-Cr-Mo-W مورد استفاده در كاشتني هاي دنداني ساخته شده به روش ذوب بستر پودر با ليزر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

قطعات ساخته شده به روش ساخت افزودني ذوب بستر پودر با ليزر به¬دليل ماهيت لايه¬اي بودن فرايند ساخت همراه با انجماد سريع، داراي ساختاري ناهمسانگرد همراه با تنش پسماد زياد بوده و لذا نيازمند عمليات‌حرارتي پس از ساخت مي¬باشند. هدف از پژوهش حاضر، بررسي تأثير عمليات‌حرارتي بر تحولات فازي و ريزساختاري آلياژ Co-Cr-Mo-W ساخته شده به روش ذوب بستر پودر با ليزر و بهبود خواص مكانيكي آن جهت كاربرد در كاشتني¬هاي دنداني با عمر مناسب مي¬باشد. بدين منظور نمونه¬هاي پرينت شده بدليل ايجاد محيط خلا، در شيشه¬هاي كوارتز كپسوله و طي سه مرحله¬ عمليات آنيل انحلالي در دماي °C 1250 به¬مدت يك ساعت، عمليات پيرسازي در دماي °C 800 به‌مدت 12 ساعت و سپس عمليات معكوس¬سازي در دماي °C 1030 به‌مدت 20 دقيقه و سرد شدن در آب عمليات حرارتي شدند. ابتدا ساختار ميكروسكوپي و فازي نمونه¬ها قبل و بعد از عمليات‌حرارتي در هر مرحله توسط ميكروسكوپي نوري و الكتروني و مشخصه¬يابي توسط پراش پرتو ايكس مورد ارزيابي قرار گرفت. سپس خواص مكانيكي آن¬ها توسط آزمون¬هاي كشش، سختي¬سنجي و شكست نگاري بررسي شد. نتايج نشان داد پس از عمليات‌حرارتي آنيل انحلالي، ريزساختار ماده همگن شده و دانه¬هاي هم¬محور داراي مرزهاي دوقلوئي تشكيل شده¬اند. در مرحله بعد، عمليات پيرسازي سبب ريزدانه شدن، تشكيل رسوبات بين¬فلزي و ايجاد فاز ε توده¬اي در ريزساختار گرديد. در ادامه، عمليات معكوس¬سازي در دماي پايداري فازγ، باعث تبديل فاز ε ترد به فاز γ نرم، ريزدانه¬تر شدن ساختار و توزيع همگن رسوبات شد. نتايج حاصل از آزمون كشش، افزايش انعطاف¬پذيري و كاهش استحكام تسليم و استحكام كششي را پس از عمليات آنيل انحلالي نشان داد. در ادامه با عمليات پيرسازي، استحكام تسليم و كشش نهايي افزايش يافت، ليكن انعطاف¬پذيري به¬شدت افت كرده و از 23 به 3 درصد كاهش يافت. در مرحله آخر چرخه، يعني عمليات‌حرارتي معكوس¬سازي، تركيبي عالي از استحكام كششي نهايي MPa 1357، استحكام تسليم MPa 797 و انعطاف¬پذيري 8/17 درصد همراه با انرژي جذب شده معادل J/cm3 240 و چقرمگي MPa 216 در مقايسه با خواص ديگر آلياژهاي كبالت-كروم ساخته و عمليات‌حرارتي شده در پژوهش¬هاي قبلي بدست آمد. نرخ كرنش سختي در اين حالت پايدار و تغيير شكل به‌صورت يكنواخت و بدون تغيير شكل موضعي رخ داد. سختي نمونه¬ها طي چرخه عمليات‌حرارتي، در مرحله اول آنيل انحلالي به¬دليل كاهش نقص¬هاي انباشتگي و افزايش اندازه دانه¬ها كاهش و در نهايت با عمليات معكوس‌سازي بخاطر ريزدانه شدن و توزيع رسوبات كروي شكل در داخل دانه¬ها افزايش يافت. نوع شكست در آلياژ ساخته شده از نوع نيمه ترد و سطح شكست آن حاوي صفحات رخ¬برگي و فرورفتگي¬¬هاي ريز ناشي از ساختار سلولي بود؛ حال آن¬كه پس از عمليات‌حرارتي، نوع شكست به شكست نرم و درون¬دانه¬اي، بدون وجود صفحات رخ¬برگي در سطح شكست، تبديل شد. در مجموع كار حاضر نشان داد، چرخه عمليات‌حرارتي آنيل انحلالي، پيرسازي و معكوس سازي علاوه بر بهبود ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ Co-Cr-Mo-W ساخته شده به روش ذوب بستر پودر با ليزر، افت خواص ناشي از عيوب ساختاري را تا حدي جبران و درصد اطمينان بالاتري جهت عملكرد قطعه ساخته شده به اين روش فراهم ¬كرد.

221216

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان