تولید گوی‌های توخالی فولادی توسط پودرهای آهن تجاری و بررسی رفتار مکانیکی و ریزساختاری آن‌ها

در این پژوهش، گوی‌های توخالی فولادی توسط روشی مبتنی بر متالورژی پودر و با استفاده از پودرهای آهن تجاری تولید شدند. بدین منظور، ابتدا پودرهای آهن، مس (10 درصد وزنی) و کربن (5/0 درصد وزنی) مخلوط شدند و سپس توسط سیلیکات سدیم (10 درصد وزنی) به عنوان چسب یک سوسپانسیون همگن ایجاد کردند. سپس، سوسپانسیون تهیه شده بر روی دانه‌های پلی‌استیرن توسط دستگاه پوشش‌دهی پاشیده شد. پس از خشک شدن گوی‌ها، دو عملیات حرارتی متفاوت بر روی آن‌ها انجام گردید که شامل حرارت‌دهی به منظور ذوب و تجزیه حرارتی پلی‌استیرن و تف‌جوشی به منظور تولید پوسته مستحکم می‌باشند. برای بررسی ریزساختار گوی‌های توخالی فولادی از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای بررسی رفتار مکانیکی آن‌ها از آزمون فشار استفاده شد. نتایج حاکی از آن است که دیواره گوی‌های تولیدی از چهار ناحیه متفاوت تشکیل شده است که شامل ناحیه پودرهای آهن تف‌جوشی شده، ناحیه پودرهای مس توسعه یافته در بین پودرهای آهن، ناحیه سیلیکات سدیم باقیمانده و ناحیه تخلخل‌ها می‌باشد. نتایج به دست آمده از آزمون فشار بیانگر آن است که منحنی‌های نیرو- جابجایی در گوی‌ها با قطرهای متفاوت تفاوت چندانی ندارد. شکست گوی‌ها در اعمال نیروهای فشاری بر اثر وجود ریزترک‌ها در دیواره گوی‌ها و رشد آن‌ها صورت می‌گیرد.