بررسي تاثير عمليات نورد سرد و آنيل بر خواص سايشي و خوردگي آلياژ آنتروپي بالاي FeCoCrNiMn

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

دكتري

آلياژهاي آنتروپي بالا اخيراً به علت خواص مناسب مكانيكي، فيزيكي، خوردگي و همچنين خواص مناسب سايشي بسيار مورد توجه محققين قرار گرفته اند. بر اين اساس، مطالعه خواص مختلف اين آلياژها به منظور توسعه بيش¬تر آن¬ها به شدت حائز اهميت است. هدف از انجام اين تحقيق بررسي مكانيزم¬هاي استحكام بخشي در حالت نورد سرد و آنيل روي آلياژ آنتروپي بالاي FeCoCrNiMn است. بنابراين ابتدا آلياژ آنتروپي بالاي FeCoCrNiMn ابتدا به روش ذوب القايي تحت خلاء ساخته شد. سپس به منظور حذف ساختار ريختگي، عمليات همگن¬سازي روي اين آلياژ انجام پذيرفت. به منظور به دست آوردن دما و زمان مناسب براي همگن‌سازي از طراحي آزمايش و روش سطح پاسخ استفاده شد و مدلي براي شرايط دمايي و زماني مناسب ارائه شد. شرايط دمايي و زماني مناسب براي از بين رفتن ساختار ريختگي و به حداقل رساندن جدايش دماي 1100 درجه سانتي¬گراد و زمان 15 ساعت به دست آمد. همچنين، به منظور بررسي اثر نورد بر ريزساختار آلياژ حاصل، عمليات نورد سرد روي نمونه‌ها به ترتيب با كاهش ضخامت 35، 45، 75 و 85 درصد انجام پذيرفت. به منظور بررسي خواص مكانيكي از آزمون¬هاي كشش، سختي، شكست نگاري و سايش در دماي محيط استفاده شد. همچنين بررسي¬هاي ريز ساختاري و فازي به كمك ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و آزمون پراش پرتوي ايكس انجام شد. سطوح شكست توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد و نيز به منظور ارزيابي خواص خوردگي از آزمون تافل در دماي اتاق و در محلول 5/3 درصد كلريد سديم استفاده شد. توسط آزمون پراش پرتوي ايكس مشخص شد آلياژ داراي تك¬ فاز FCC است كه در اثر همگن‌سازي فاز جديدي در ساختار مشاهده نشد. دانسيته نابجايي‌ها با استفاده از داده‌هاي آزمون پراش پرتوي ايكس محاسبه شد. مشاهده شد كه در اثر انجام كار سرد روي نمونه¬ها دانسيته نابجايي¬ها از 1012×6/4 بر متر مربع به 1015×2/2 بر متر مربع افزايش يافته است. نتايج حاصل از آزمون كشش در دماي محيط نشان داد استحكام كششي از 437 مگاپاسگال براي نمونه همگن شده به 1260 مگاپاسگال در نمونه كار سرد شده با كاهش ضخامت 85 درصد افزايش يافت. همچنين، با بررسي سطح شكست نمونه¬هاي آزمون كشش مشخص شد كه با افزايش درصد نورد، مساحت ديمپل¬ها از 38 ميكرومتر مربع در حالت همگن به 11 ميكرومتر مربع در حالت 85 درصد نورد سرد شده كاهش يافته است. علاوه بر اين در اثر افزايش درصد نورد، سختي آلياژ تا 3 برابر حالت همگن شده از 150 ويكرز در حالت همگن شده به 450 ويكرز در نمونه كار سرد شده با 85 درصد كاهش ضخامت افزايش يافت. همچنين استحكام بخشي ناشي از افزايش دانسيته نابجايي¬ها مهم‌ترين عامل افزايش استحكام در اين آلياژ در حالت كار سرد معرفي شد. توان كارسختي آلياژ FeCoCrNiMn با برون‌يابي نمودار تنش كرنش بين نقاط تسليم و كشش محاسبه شد. توان كار سختي از 32/0 در حالت همگن به 10/0 در حالت 85 درصد نورد شده كاهش يافت. در ادامه به كمك طراحي آزمايش و روش سطح پاسخ دما و زمان عمليات آنيل تبلور مجدد محاسبه شد. پس از انجام فرايند آنيل تبلور مجدد روي نمونه¬هاي نورد شده اندازه دانه¬ها توسط مكانيزم تبلور مجدد استاتيكي از 220 ميكرومتر در حالت همگن شده به 14 ميكرومتر در حالت 85 نورد سرد و آنيل شده كاهش يافت. مقايسه رفتار سايشي نمونه¬هاي نورد شده و آنيل شده به كمك آزمون سايش پين بر ديسك انجام شد. نتايج حاصل از آزمون سايش نشان ¬داد مكانيزم سايش عمدتا سايش خراشان مي¬باشد. مقايسه نمونه¬هاي 85 و 45 درصد نورد سرد شده كاهش حدود 20 درصدي ضريب اصطكاك از 86/0 به 64/0 و از 72/0 به 54/0 را به ترتيب پس از آنيل نشان داد.

228382

مهندسي مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان