بررسی تاثیر پارامترهای فرآیند تولید بر خواص مکانیکی و ریزساختار کامپوزیت زمینه v4al6ti تقویت شده با بورید و کاربید تیتانیم

رساله حاضر به تحقیق در مورد تاثیر برخی پارامترهای فرآیند متالورژی پودر (گرمایش هم زمان یا غیر هم زمان با پرس، دمای تف جوشی پلاسما) بر ریزساختار کامپوزیت پایه v4al6ti تقویت شده به صورت درجا با فازهای tib (vol% 2-0/5) و tic (vol% 0/5 -0/12) با استفاده از مواد اولیه پودرهای v4al6ti و b4c می پردازد. دو نوع فرآیند متالورژی پودر شامل پرس سرد تک محوری-تف جوشی (2/5 ساعت در دمای °c 1250) و تف جوشی به روش پلاسما (10 دقیقه در دو دمای °c 900 و °c 1100) مورد استفاده قرار گرفته اند. در هردو نوع فرآیند، فاز تقویت کننده tib ویسکرشکل ایجاد شده است؛ منتها اعمال فرآیند sps بر روی مخلوط پودر تهیه شده در شرایط مشابه، باعث حذف عیوب حفره باقی مانده و کاهش تجمع خوشه ای فازهای تقویت کننده گردیده است. بررسی آنالیز نقطه ای eds به وسیله sem نشانگر این است که افزایش دمای sps (به °c 1100) باعث تکمیل واکنش درجا بین افزودنی b4c و زمینه تیتانیم گشته است و اثری از ذرات هم محور b4c تحول نیافته مشاهده نمی شود. ریزساختار زمینه نمونه های sps شده در دمای °c 900، دوفازی و حاوی فاز اولیه α به شکل دانه های هم محور (با اندازه متوسط µm 18-16) و مناطق β استحاله یافته می باشد. در مقابل، ریزساختار نمونه های sps شده در دمای °c 1100 حاوی کلونی های فازهای آلفا و بتا لایه ای با ضخامت متوسط لایه آلفا حدود µm 7-6 و اندازه متوسط کلونی µm 30 است که بسیار ظریف تر از نمونه غیرکامپوزیتی با اندازه کلونی µm 69 می باشد. بررسی نمونه های کامپوزیتی sps شده توسط sem نشانگر تشکیل ذرات tic هم محور در محدوده اندازه nm 50-30 است که درون زمینه و اطراف ویسکرهای tib پراکنده هستند. نمونه های sps شده با ریزساختار کاملا لایه ای در دمای °c 900 با میزان کاهش ضخامت 66% نورد داغ شده اند. ریزساختار زمینه نمونه های نورد شده شامل کلونی های لایه ای α+β با لایه های خمیده است. ضخامت لایه های آلفا نیز به نصف مقدار متناظر در نمونه های sps شده کاهش یافته است. آزمون خمش سه نقطه نشانگر این است که استحکام خمشی نمونه های کامپوزیتی sps شده در مقایسه با نمونه آلیاژی غیر کامپوزیتی بهبود قابل ملاحظه ای یافته است. با این همه، نمونه کامپوزیتی حاوی tic12/0- tib5/0 (vol%) بیشترین استحکام خمشی معادل mpa 1850 را داراست. در نمونه های نورد شده، با افزایش مقدار فازهای تقویت کننده تا vol% tic 24/0- vol% tib 1، استحکام خمشی تا mpa 2075 افزایش یافته است و سپس در نمونه tic5/0- tib2 (vol%) به mpa 2002 کاهش یافته است. مطابق نتایج حاصل از بررسی سطح مقطع های شکست نمونه های کامپوزیتی (sps و نورد) مهم ترین عامل موثر بر کاهش استحکام خمشی، تجمع خوشه ای ویسکرهای tib می باشد. تطابق مطلوبی بین محاسبات مولفه های افزایش استحکام ناشی از برهم کنش فازهای تقویت کننده-نابجایی ها و مولفه تحمل بار توسط فازهای تقویت کننده با مقدار تجربی افزایش استحکام خمشی وجود دارد و تنها در موارد تجمع خوشه ای، انحراف از نتایج معادلات مشاهده می شود.