بررسي اثر دما و زمان عمليات آنيل انحلالي بر نوع، ريزساختار و كسر حجمي فازهاي ثانويه تشكيل شده در آلياژ كبالت - كروم - موليبدن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

آلياژ كبالت - كروم - موليبدن (Co-Cr-Mo) به دليل خواص مكانيكي مطلوب و زيست‌سازگاري بالا، در صنايع پزشكي و هوافضا كاربرد گسترده‌اي دارد. عمليات حرارتي آنيل انحلالي و پيرسازي نقش مهمي در بهبود ريزساختار و خواص مكانيكي اين آلياژ ايفا مي‌كند. در اين پژوهش، تأثير دما، زمان و نرخ سرمايش در عمليات آنيل انحلالي بر ريزساختار و كسر حجمي فازهاي ثانويه و همچنين اثرات عمليات پيرسازي مورد بررسي قرار گرفت. نمونه‌ها در دماهاي ℃ 1125 ، ℃ 1175 و ℃ 1225 به مدت 1 و 3 ساعت تحت آنيل انحلالي قرار گرفتند و در محيط‌هاي كوره، هوا و آب سرد شدند. نمونه‌هاي بهينه در دماي ℃ 850 به مدت10 ساعت پيرسازي شدند. جهت ارزيابي تغييرات ريزساختاري، نمونه‌ها با استفاده از ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشري ميداني(FE-SEM) و آناليز پراش پرتو ايكس (XRD) مورد بررسي قرار گرفتند. همچنين، كسر حجمي فازهاي ثانويه از طريق دو روش آناليز تصاوير و آناليز توسط الگوي پراش اشعه ايكس محاسبه شد. به منظور بررسي خواص مكانيكي، آزمون هاي كشش و ريزسختي سنجي مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه افزايش دما و زمان آنيل باعث كاهش كسر حجمي فازهاي ثانويه، يكنواخت‌تر شدن ريزساختار و تشكيل فازهاي ثانويه كروي در ساختار آلياژ مي‌شود. عمليات آنيل انحلالي در دماي ℃ 1225 و زمان 3 ساعت همراه با سرمايش در آب و هوا كمترين كسر حجمي فازهاي ثانويه را ايجاد كرد. در حالي كه سرمايش در كوره منجر به رشد رسوبات و تشكيل مجدد فازهاي ثانويه شد. عمليات پيرسازي باعث افزايش استحكام كششي آلياژ به بالاتر از 600 مگاپاسكال و ازدياد طول در محدوده 8 تا 10 درصد گرديد. همچنين، سختي آلياژ بعد از پيرسازي براي نمونه‌هاي آنيل انحلالي شده به ترتيب از HV 3/8 263 ± به HV 0/9 384 ± براي نمونه‌هاي سرد شده در هوا و از HV 4/10 246 ± به HV 3/12 372 ± براي نمونه‌هاي سرد شده در آب افزايش يافت. شرايط بهينه آنيل ( دماي ℃ 1225، به مدت 3 ساعت، همراه با سرمايش در آب يا هوا)، به همراه پيرسازي در دماي ℃850 و زمان 10 ساعت، منجر به تشكيل ريزساختاري يكنواخت و خواص مكانيكي بهبود يافته شد. اين نتايج مي‌توانند در بهينه‌سازي فرآيندهاي توليد آلياژ كبالت - كروم - موليبدن ريخته‌گري براي كاربرد در كاشتني‌هاي زانو مورد استفاده قرار گيرند.

236595

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان