اثراندازه دانه بر جدایش میکروسکوپی آلیاژهای آلومینیم- مس

در اغلب سیستم های آلیاژی مقدار ضریب جدایش کمتر از یک است (k_0<1) و در طی انجماد این آلیاژها پس زده شدن عنصر حل شونده به درون مذاب منجر به ایجاد یک شیب غلظتی از مرکز به سمت خارج دندریت می شود. این توزیع مجدد که در مقیاس فاصله بازوهای دندریتی ثانویه صورت می گیرد به عنوان جدایش میکروسکوپی معرفی می شود. در این پژوهش، اثر اندازه دانه بر جدایش میکروسکوپی آلیاژ های دوتایی آلومینیوم- مس، حاوی 2/2، 7/3 و 8/4 درصد وزنی مس، بررسی شدند. بدین منظور دو سری آزمایش طراحی گردید تا بتوان در طی آن عوامل موثر بر اندازه دانه بررسی شوند. در سری اول از آزمایش ها تاثیر سرعت سرد شدن بر اندازه دانه بررسی شد. برای این منظور آلیاژها با سه سرعت 04/0، 42/0 و °c/sec08/1 سرد شدند. منحنی سرد شدن در حین انجماد با استفاده از ترموکوپل نوع k و سیستم ثبت داده در رایانه ذخیره گردید. بررسی های کمی و کیفی ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی و پردازش تصاویر با استفاده از نرم افزار "clemex vision" انجام شدند. در سری دوم از آزمایش ها، تاثیر جوانه زایی بر اندازه دانه در سرعت سرد شدن ثابت °c/sec 19/0 بررسی گردید. بدین منظور آلیاژ های حاوی 7/3 و 8/4 درصد وزنی مس، توسط آلیاژ ساز al-5ti-1b جوانه زایی شدند. مراحل آنالیز حرارتی مانند سری اول آزمایش ها انجام گردید. برای کمی سازی جدایش میکروسکوپی در هر دو سری از آزمایش ها از دو معیار: مقدار فاز ثانویه غیر تعادلی و پروفیل توزیع غلظت در فاز اولیه (?al) استفاده گردید. مقدار فاز ثانویه غیر تعادلی با استفاده از تصاویر sem در حالت الکترون های برگشتی از روی سطح از- پولیش اندازه گیری شد. برای پروفیل غلظتی در فاز جامد از آنالیز نقطه ای sem/edx استفاده شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که با افزایش سرعت سرد شدن از 04/0 تا °c/sec08/1 میزان کسر یوتکتیک غیر تعادلی برای هر سه آلیاژ به ترتیب از 3/2 به 3/3، 2/4 به 3/5 و 1/5 به 4/7 درصد وزنی افزایش و حداقل غلظت جزء حل شونده در فاز جامد برای آلیاژ 8/4 درصد وزنی مس، از 51/1 به 05/1 درصد وزنی مس کاهش یافته است. نتایج سری دوم آزمایش ها نشان داد که در اثر جوانه زایی آلیاژها، مقدار کسر یوتکتیک غیر تعادلی برای دو آلیاژ به ترتیب از 4/4 به 9/3 و 5/5 به 7/4 درصد وزنی کاهش و حداقل غلظت جزء حل شونده در فاز جامد برای آلیاژ 8/4 درصد وزنی ، از 98/0 به 07/1 درصد وزنی افزایش یافته است. پروفیل توزیع غلظت در فاز جامد حاصله در هر دو سری از آزمایش ها با منحنی حاصله از معادله شایل مقایسه گردید که انحراف زیادی نسبت به آن داشت. بر اساس این نتایج می توان دید که جدایش میکروسکوپی با افزایش سرعت سرد شدن در محدوده مورد بررسی، افزایش و با جوانه زایی، کاهش می یابد