بررسي خواص مكانيكي و ريز ساختاري نمونه هاي توليد شده به روش تفجوشي پلاسماي جرقه اي از پودر آلياژ تنگستن_ نيكل_ آهن توليد شده با استفاده از دستگاه بال ميل، جارميل و ميكسر سه بعدي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

چكيده آلياژهاي اورانيوم از مهمترين مواد مورد استفاده در ساخت ادوات ضدزره مي‌باشد. ولي امروزه به خاطر مسائل زيست محيطي تمايل بسيار زيادي وجود دارد كه از مواد ديگري به جاي آلياژهاي اورانيوم ضعيف شده (DU)، استفاده گردد. يكي از بهترين مواد جايگزين، آلياژهاي سنگين تنگستن (WHA) مي‌باشد. اين آلياژها تركيبي از عناصري هم‌چون تنگستن، آهن و نيكل بوده مي‌باشند. از آن‌جا كه نقطعه ذوب تنگستن بسيار بالا است، به‌روش‌هاي معمول ريخته‌گري امكان تهيه اين آلياژ وجود ندارد. بنابراين روش‌هاي توليد آلياژ WHA به سمت متالورژي پودر سوق داده شده است كه ابتدا پودر آلياژ WHA توسط فرآيند آلياژسازي مكانيكي آماده شده و سپس تفجوشي پودر منجر به ايجاد قطعه از آلياژ WHA مي‌كند. از طرفي امروزه روش‌هاي نوين تفجوشي به سمت فناوري‌هاي پيشرفته تفجوشي نظير تفجوشي پلاسماي جرقه‌اي سوق پيدا كرده است. دليل قانع‌كننده براي ايجاد اين روش، كوتاه‌شدن زمان چرخه و هم‌چنين جلوگيري از رشد دانه و صرفه جويي در مصرف انرژي مي‌باشد. در اين پژوهش آلياژ WHA با تركيب92.5W-5Ni-2.5Fe با استفاده از دستگاه بال‌ميل، جارميل و ميكسر سه‌بعدي در سه زمان 5، 25 و 35 ساعت آلياژسازي شد. سپس در دماي 1200 درجه سانتي‌گراد، فشار 50 مگاپاسكال و زمان 15 دقيقه توسط روش SPS تفجوشي شد. نتايج فازي پودر آلياژ WHA نشان داد كه در هر سه روش آلياژسازي، فاز موجود تنگستن bcc مي‌باشد. هم‌چنين نتايج فازي بالك آلياژ WHA نشان داد، در روش بال‌ميل و جارميل فاز موجود تنگستن bcc است ولي در روش ميكسر سه‌بعدي علاوه بر فاز تنگستن، تركيب بي‌فلزي نيكل-تنگستن نيز در دوتتاي 42 و 44 درجه تشكيل شده است. نتايج پراش اشعه ايكس نشان مي‌دهد كه هيچ‌گونه محلول جامد در تركيب تشكيل نشده است. بررسي‌هاي ساختاري پودر پودر آلياژ WHA نشان داد، در روش بال‌ميل و ميكسر سه‌بعدي ذرات آگلومره زيادي وجود دارد كه منجر به ايجاد 20% تخلخل در نمونه‌ي بالك شده است ولي در روش جارميل چون ذرات به‌صورت آگلومره در نيامده‌اند تنها 4% تخلخل وجود دارد و تقريباٌ تك پخش هستند. بررسي‌هاي چگالي نسبي همه‌ي نمونه نشان داد، بيش‌ترين چگالي مربوط به نمونه‌ي جارميل شده 35 ساعت است كه مقدار آن 93% بدست آمد. هم‌چنين بواسطه‌ي چگالي نسبي بالا‌تر نمونه‌ي جارميل، بيش‌ترين سختي، استحكام خمشي، استحكام كششي نيز مربوط به نمونه‌ي جارميل شده 35 ساعت است كه به‌ترتيب مقدار آن، 361 ويكرز، 1364 مگاپاسكال و 1120 مگاپاسكال بدست آمد. علت ايجاد خاص مكانيكي مناسب در روش جارميل، وجود تخلخل‌ها به‌صورت منفرد و پخش شده در زمينه مي‌باشد در حالي كه در نمونه‌هاي بال‌ميل و ميكسر سه‌بعدي تخلخل‌ها به‌صورت گروهي و به هم پيوسته تجمع پيدا كرده‌اند. بررسي‌هاي ضريب اصطكاك نمونه‌هاي تفجوشي شده نشان داد، كم‌ترين نرخ سايش نيز مربوط به نمونه‌هاي جارميل مي‌باشد كه مقدار آن براي بهترين نمونه يعني نمونه‌ي جارميل شده 35 ساعت، g/N.m 010-5× 27/0 بدست آمد. هم‌چنين رفتار سايش همه‌ي نمونه‌ها از نوع خراشان مي‌باشد

227518

انتخاب وشناسايي مواد

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان