عنوان
تاثير فرآيند پيرسازي بر خواص مكانيكي و ريزساختار آلياژ مس-بريليم مورد استفاده در پيستون تزريق دستگاه ريخته‌گري تحت فشار بالا
نويسنده اصلي
كاظمي ورنامخواستي، محمد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مواد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
پيستون‌هاي تزريق دستگاه‌هاي ريخته‌گري تحت فشار بالا با محفظه سرد، به دليل قرارگيري در معرض چرخه‌هاي مكرر حرارتي و مكانيكي، تماس با مذاب و تنش‌هاي ناشي از تزريق، به‌تدريج دچار تغييرات ريزساختاري و افت خواص مكانيكي مي‌شوند. با توجه به هزينه بالاي آلياژ CuCoNiBe مورد استفاده در ساخت اين قطعات، هدف از پژوهش حاضر، بررسي امكان بازيابي خواص مكانيكي آلياژ مستعمل از طريق عمليات حرارتي و بررسي ارتباط ميان تغييرات ريزساختاري و رفتار مكانيكي آن بود. بدين منظور، نمونه‌هايي از پيستون نو و مستعمل تهيه شد و تركيب شيميايي آلياژ با استفاده از آزمون‌هاي كوانتومتري و طيف‌سنجي پلاسماي جفت‌شده القايي(ICP-OES) تعيين و با تركيب شيميايي آلياژهاي استاندارد CuCoNiBe مقايسه شد. سپس نمونه‌هاي مستعمل تحت عمليات حرارتي انحلالي در دماهاي 950 و 1030 درجه سانتي‌گراد و زمان‌هاي مختلف قرار گرفتند. پس از انتخاب شرايط بهينه انحلالي، عمليات پيرسازي در دماي 450 درجه سانتي‌گراد و زمان‌هاي مختلف انجام شد. بررسي ريزساختار با استفاده از ميكروسكوپ‌هاي نوري و الكتروني روبشي (SEM و FESEM) و پراش پرتو ايكس (XRD) و ارزيابي خواص مكانيكي با آزمون‌هاي سختي‌سنجي ويكرز و كشش صورت گرفت. نتايج نشان داد كه نمونه نو داراي دانه‌هاي نسبتاً ريز، دوقلويي‌هاي فراوان و رسوبات ريز و پراكنده CoNiBe با سختي حدود 250 ويكرز است؛ درحالي‌كه نمونه مستعمل به دليل شرايط طولاني‌مدت كاري، رشد دانه‌ها و رسوبات، كاهش تعداد دوقلويي‌ها و كاهش تراكم رسوبات را تجربه كرده و سختي آن به 220 ويكرز رسيده است. با افزايش دما و زمان عمليات انحلالي، انحلال رسوبات در زمينه افزايش و اندازه و تعداد آن‌ها كاهش يافت. همچنين رشد دانه‌ها در شرايط دما و زمان بالاتر موجب كاهش تدريجي سختي شد، به‌طوري‌كه حداقل سختي حدود 80 ويكرز اندازه‌گيري شد. عمليات پيرسازي در دماي 450 درجه سانتي‌گراد موجب تشكيل مجدد رسوبات، افزايش تراكم رسوبات ريز و توزيع يكنواخت‌تر آن‌ها در زمينه شد و در نتيجه، سختي و استحكام كششي آلياژ افزايش يافت. بيشترين سختي و استحكام كششي نهايي پس از پيرسازي به‌ترتيب 317 ويكرز و 770 مگاپاسكال به دست آمد. بررسي نتايج آزمون كشش و ريزساختارها نشان داد كه خواص مكانيكي به ميزان انحلال رسوبات، رشد دانه‌ها و رسوب‌گذاري مجدد وابسته است و انتخاب شرايط مناسب عمليات حرارتي در ايجاد تعادل ميان استحكام و شكل‌پذيري نقش تعيين‌كننده دارد. بر اساس نتايج، سيكل بهينه بازيابي شامل عمليات حرارتي انحلالي در دماي 950 درجه سانتي‌گراد به مدت 105 دقيقه و سپس پيرسازي در دماي 450 درجه سانتي‌گراد به مدت 60 دقيقه تعيين شد كه بهترين تركيب از استحكام، سختي و رفتار شكست را فراهم كرد. در مجموع، نتايج نشان داد كه با انتخاب مناسب پارامترهاي عمليات حرارتي مي‌توان بخش قابل‌توجهي از خواص مكانيكي آلياژ مستعمل CuCoNiBe را بازيابي كرد و زمينه افزايش عمر مفيد پيستون‌هاي تزريق و كاهش هزينه‌هاي تعويض قطعات در صنايع ريخته‌گري تحت فشار بالا را فراهم ساخت.
شماره ركورد
238519
گرايش رشته تحصيلي
شناسايي و انتخاب مواد
دانشكده
مهندسي مواد
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان