بررسی رفتار تغییرشکل داغ آلیاژ نیکل آلومینیوم برنز تولید شده به روش ساخت افزایشی قوس - سیم

آلیاژ نیکل آلومینیوم برنز (NAB) به دلیل استحکام بالا، شکل پذیری و چقرمگی مناسب، مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی به ویژه در محیط های دریایی و نیز مقاومت سایشی بالا مورد توجه قرار گرفته است. اگرچه تولید این آلیاژ به روش ریخته گری متداول است اما ریخته گری آن در هندسه های پیچیده یا مقاطع نازک چالش برانگیز بوده و با مشکلاتی مانند تخلخل و درشت شدن ریزساختار همراه است که می تواند خواص مکانیکی قطعه نهایی را تضعیف کند [۱]. به همین دلیل در سال های اخیر روش های ساخت افزایشی به عنوان جایگزینی برای تولید مطرح شده اند. نتایج پژوهش های متعددی نشان داده که استحکام و سختی آلیاژ نیکل آلومینیوم برنز ساخته شده به روش ساخت افزایشی نسبت به نمونه ریخته گری شده بالاتر است و به طور کلی خواص مکانیکی و ریزساختاری مطلوب تری دارد. در این میان فرآیند قوس-سیم (WAM) به سبب امکان ساخت سریع قطعات بزرگ اهمیت قابل توجهی پیدا کرده است.[۳,۲] از سوی دیگر، تخمین صحیح رفتار فلزات و آلیاژها در شرایط دما بالا تاثیر مهمی بر طراحی مناسب فرایندهای تولید و انتخاب بهینه پارامترهای آن دارد و همچنین در برخی موارد استفاده از تغییر شکل داغ در فرآیند ساخت ضروری خواهد بود.[۵۴] بنابراین در این پژوهش رفتار سیلان آلیاژ نیکل آلومینیوم برنز ساخته شده به روش WAAM با آزمون فشار داغ بررسی شد. برای مطالعه دقیق ریزساختار و تحولات فازی از میکروسکوپ نوری، SEM مجهز به EDS و همچنین آزمون XRD استفاده شد و خواص مکانیکی نیز از طریق سختی سنجی ارزیابی گردید. منحنی های تنش سیلان به دست آمده نشان دادند که در دمای ثابت، افزایش نرخ کرنش باعث افزایش تنش سیلان می شود و در نرخ کرنش ثابت کاهش دما به افزایش تنش سیلان می انجامد. در تمامی نمونه ها وقوع تبلور مجدد دینامیکی و نرم شدگی پس از رسیدن به تنش پیک قابل مشاهده بود. با استفاده از داده های تجربی و دو رابطه مرسوم شامل قانون توانی و رابطه سینوس هایپربولیک تاثیر دما و نرخ کرنش بر رفتار سیلان بررسی شد. نتایج نشان داد که در مدل سینوس هایپربولیک با وجود نزدیکی مقدار Q برای هر دو نمونه ریختگی و WAAM، داده های مربوط به نمونه WAAM همواره در مقادیر بالاتری از (In sinhρ) قرار می گیرند. این موضوع بیانگر آن است که تنش لازم برای شروع تغییر شکل در نمونه WAAM بیشتر است و در نتیجه به طور کلی مقاومت داغ آن نسبت به نمونه ریختگی بالاتر است [۶]. بررسی نمودارهای قانون توانی نیز همین نتیجه را تایید کرد. مطالعه تغییرات سختی و ریزساختار پس از اعمال تغییر شکل داغ نشان داد که با افزایش نرخ کرنش سختی آلیاژ در تمام دماها افزایش پیدا می کند که می تواند مربوط به ریزساختار حاصل از تغییر شکل باشد. در نرخ های کرنش بالاتر دانه های حاصل از تبلور مجدد دینامیکی ریزتر هستند که خود عامل افزایش استحکام مرز دانه ای است. علاوه بر این رسوبات لایه ای موجود در ساختار در اثر کرنش خرد شده و به صورت ذرات ریزتر پراکنده می شوند. این رسوبات با جلوگیری از رشد بیش از حد دانه های جدید نقش مهمی در افزایش سختی دارند. در مقابل، مقایسه دماهای مختلف نشان داد که با افزایش دمای تغییر شکل مقدار سختی کاهش می یابد؛ زیرا در دماهای بالاتر پارامتر زنر-هولومن کاهش می یابد و در نتیجه اندازه دانه های تبلور مجدد دینامیکی درشت می گردد. همچنین انحلال رسوبات و کاهش اثر پینینگ منجر به رشد بیشتر دانه ها و افت سختی در دمای بالاتر شده است.

کلیدواژه ها:

نیکل آلومینیوم برنز ، ساخت افزایشی قوس-سیم ، رفتار تغییر شکل داغ ، ریزساختار ، تبلور مجدد دینامیکی