ارتقا خواص سطحي قطعات آلياژ تيتانيوم 6242 ساخته شده به روشهاي ذوب ليزر انتخابي و ذوب با پرتوي الكتروني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

تيتانيوم و آلياژهاي آن ازجمله مواد پركاربرد در صنايع پزشكي، هوافضا و صنايع خودرو ميباشند و كنترل خواص سطحي قطعات توليدشده از آنها ميتواند به كاربرد بيشتر اين آلياژها كمك كند. براي ايجاد اين خواص، كنترل ريزساختار، همگنسازي و حذف نقايص ذوب نظير جدايش فاز آلفا، آخالهاي پراكنده و تخلخلها ضروري است. روشهاي ساختافزايشي كه در چند دهه اخير موردتوجه بسياري از صنايع قرارگرفتهاند، امكان ساخت قطعات با سرعت بالاتر و دقت بيشتر نسبت به روشهاي سنتي ساخت را فراهم كردهاند. البته اين روشها محدوديتهايي نيز دارند كه باعث ميشود كه نتوان از قطعات ساختافزايشي در همهي كاربردها استفاده كرد. يكي از اين محدوديتها، سطح نسبتاً زبر و ناهموار قطعات است. عمليات پسپردازش سطحي متفاوتي براي رفع اين مسئله انجام ميشود كه هركدام مزايا و معايب خود را دارند. در اين پژوهش عوامل مؤثر بر خصوصيات سطحي قطعات ساختافزايشي و روشهاي بهبود خواص سطحي آنها بررسي ميشود. در ابتدا تفاوتهاي روشهاي كه به دو روش متفاوت ذوب با پرتو ليزر و ذوب با پرتو Ti ساختافزايشي بر پايه پودر بررسي شده، سپس خواص سطحي آلياژ شبهآلفا 6242 الكتروني ساخته شده بودند، بررسي شدند. درقطعاتي كه بهروش ذوب با پرتو الكتروني ساخته شده بودند بهعلت تفاوت زبري سطوح جانبي و سطوح بالا و پايين، ابتدا عمليات الكتروپوليش با دو محلول متفاوت براي كنترل زبري سطوح جانبي انجام شد. همچنين تاثيرگذارترين پارامتر بر عمليات الكتروپوليش اين نمونه بهروش طراحي آزمايش مشخص شد. نتايج نشان داد كه عمليات الكتروپوليش علاوه بر كنترل زبري سطوح ميتواند بر ترشوندگي سطوح و خوردگي نمونهها نيز تاثير بگذارد. تاثيرگذارترين پارامتر بر عمليات الكتروپوليش نمونهها به ترتيب ولتاژ و زمان و شرايط بهينه عمليات الكتروپوليش زمان 15 دقيقه و ولتاژ 30 ولت تشخيص داده شد. زبري نمونههاي ساخته شده بهروش ذوب با پرتو الكتروني پس از عمليات الكتروپوليش در حدود 60 درصد و زاويه ترشوندگي قطعات با آب از 105 درجه در نمونه شاهد به حدود 55 درجه در نمونه الكتروپوليش شده كاهش يافت. همچنين نرخ خوردگي قطعات الكتروپوليش شده در حدود 60 درصد كمتر از نمونه شاهد بود. با توجه به نتايج ميتوان نتيجه گرفت كه با كاهش زبري، ميزان تر شوندگي نمونهها افزايش يافته و نرخ خوردگي قطعات كاهش مييابد. در مرحله دوم هر دو گروه نمونههاي ساخته شده بهروش ذوب با پرتو ليزر و ذوب با پرتو الكتروني تحت ولتاژ هاي 10 تا 30 ولت و مدت زمان 15 دقيقه بهروش آندايز پوششدهي شدند. نتايج نشان داد كه عمليات آندايز تاثير چشمگيري بر زبري سطوح نداشته، اما بر روي سطوح با ميانگين زبري پايينتر، پوششهاي يكنواختتري ايجاد ميشود. اكسيدهاي تيتانيوم در تمامي پوششهاي ايجاد شده تحت شرايط فرايندي متفاوت، شناسايي شدند. همچنين نرخ خوردگي تمامي نمونهها پس از پوششدهي كاهش يافت. شرايط بهينه عمليات آندايز، ولتاژ 30 ولت و زمان 15 دقيقه تشخيص داده شد. در مرحله نهايي، عمليات تركيبي سطحي بر روي نمونهها ساخته شده بهروش ذوب با پرتو الكتروني انجام شد. در اين عمليات ابتدا نمونهها بهمدت 15 دقيقه تحت ولتاژ 30 ولت الكتروپوليش شده و سپس تحت ولتاژ 30 ولت و زمان 15 دقيقه بهروش آندايز پوششدهي شدند. دراين حالت علاوه بر كنترل زبري و ترشوندگي سطوح، پوششهاي يكنواختتري بر روي نمونهها ايجاد شده و كمترين نرخ خوردگي نمونهها مشاهده شد.

223595

شناسايي و انتخاب

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان