بررسي تاثير عمليات فعال‌سازي مذاب ناشي از اعمال كرنش بر ساختار آلياژ Scalmalloy توليد شده به‌روش ذوب انتخابي توسط ليزر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

تشكيل ساختار غيردندريتي در آلياژها در فرايند نيمه‌جامد "فعال‌سازي مذاب ناشي از اعمال كرنش" بر اساس ايجاد مقدار زيادي تنش‌هاي پسماند در قطعات و نگهداري آن‌ها در دماي نيمه‌جامد است. اين تنش‌هاي پسماند در دماي بالا منجر به تشكيل مرزهاي دانه با زاويه بالا مي‌شود كه در طي گرم شدن مجدد بعدي در حالت نيمه‌جامد به‌راحتي توسط مذاب تر مي‌شوند. اين مسئله موجب از هم پاشيدگي و كروي شدن ذرات جامد در منطقه نيمه‌جامد مي‌شود. به‌طور معمول، تنش پسماند بالاي ذخيره شده در قطعات توسط كار سرد قبلي يا عمليات تغيير شكل شديد پلاستيك تامين مي‌شود. امروزه، نياز روزافزون به توليد قطعات با اشكال نهايي با هندسه پيچيده و دقت ابعادي بالا، منجر به ظهور تعداد زيادي از فرايندهاي ساخت افزودني شده‌است. فرايند ذوب انتخابي توسط ليزر يكي از پركاربردترين روش‌هاي ساخت افزودني براي قطعات فلزي است. قطعات توليدشده به‌روش ذوب انتخابي توسط ليزر، به‌دليل ذوب و سرد شدن بسيارسريع درهنگام ساخت، داراي ريزساختارهاي دندريتي يا سلولي بسيار ظريف با تنش پسماند ذخيره شده بسيار بالا هستند. فرضيه اصلي اين پژوهش بر اين اساس است كه وجود مرز دانه‌هاي زياد به‌همراه تنش پسماند بالا در ساختار ناشي از فرايند ذوب انتخابي توسط ليزر ممكن است بتواند نيازهاي كار سرد فرايند فعال‌سازي مذاب ناشي از اعمال كرنش را از بين ببرد. در اين پژوهش، اثر اين فرايند نيمه‌جامد بدون هرگونه اعمال كار سرد يا تغييرشكل پلاستيك بر روي نمونه‌هاي آلياژ Scalmalloy توليد شده به‌روش ذوب انتخابي توسط ليزر، در كسرهاي مذاب 4/0 و 6/0 و در زمان‌هاي نگهداري مختلف در دو كوره حمام نمك و كوره مقاومتي تحت اتمسفر هوا بررسي شد. هر چند نتايج نشان‌دهنده درستي فرضيه پژوهش بود و ساختارهاي غيردندريتي و شبه كروي مورد نظر در نمونه‌ها ايجاد شد، ولي اين عمليات موجب ايجاد درصد بالايي تخلخل در نمونه‌ها گرديد. ميزان تخلخل ايجاد شده در حمام نمك بيشتر از تخلخل ايجاد شده در كوره مقاومتي تحت اتمسفر هوا بود. ميزان كرويت و اندازه دانه‌ها با افزايش زمان و دماي نگهداري در منطقه نيمه‌جامد افزايش يافت. فاكتور شكل دانه‌ها در زمان نگهداري 0 و 45 دقيقه و در حالت كسر مذاب 4/0 به‌ترتيب از 66/0 به 83/0 و در كسر مذاب 6/0 به‌ترتيب به 78/0 تا 87/0 افزايش يافت. ميانگين قطر معادل دانه‌ها در حالت كسر مذاب 4/0 از 34 ميكرومتر به 90 ميكرومتر و در حالت كسر مذاب 6/0 از 59 تا 84 ميكرومتر افزايش يافت. تخلخل در نمونه‌ها در زمان‌هاي نگهداري 0 تا 45 دقيقه در حالت كسر مذاب 4/0 به‌ترتيب از 26 به 48 درصد افزايش و در كسر مذاب 6/0 از 26 به 12 درصد كاهش يافت. به نظر مي‌رسد دليل اصلي ايجاد تخلخل در نمونه‌ها وجود حدود 5/0% تخلخل پراكنده اوليه در نمونه‌هاي چاپ شده است كه در دماي بالا شروع به انبساط مي‌كند. به همين دليل، تعدادي از نمونه‌ها 3 درصد در جهت طول فشرده شدند تا تخلخل‌هاي اوليه بسته شود و عمليات نيمه‌جامد با كسر مذاب 6/0 بر روي آن انجام شد و اين نتيجه بدست آمد كه تخلخل‌ها حدودا 7 درصد كاهش پيدا كرد ولي كامل ازبين نرفت كه نتيجه قبلي را اثبات كرد.

227581

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان