رابطه بین ساختار میکروسکوپی و نحوه عملکرد آمیژان al-ti-c در سرعت های انجماد مختلف

در آلیاژهای آلومینیوم، به منظور تشکیل دانه های ریز به جای دانه های درشت و ستونی، از جوانه زاها استفاده می شود. ریز شدن دانه ها علاوه بر آن که باعث افزایش خواص مکانیکی فلزات و آلیاژها می گردد، گرایش آلیاژ به پارگی گرم را کم می کند، موجب ریز شدن تخلخل و افزایش کیفیت سطحی می شود. آلیاژهای ریزدانه معمولا دارای استحکام بالا، مقاومت به خستگی خوب و چقرمگی قابل قبولی می باشند. به همین دلیل است که معمولا در صنعت تلاش می شود آلیاژها را تا حد ممکن ریزدانه نمایند. روش های مختلفی برای ریز کردن دانه های یک آلیاژ وجود دارد که عبارتند از: روش های دینامیکی، حرارتی و شیمیایی. موثرترین و پرکاربردترین آن ها روش شیمیایی است. در این روش یک ماده ی شیمیایی به عنوان جوانه زا به مذاب آلیاژ افزوده می شود تا محصولات تولیدی ریزدانه شده و خواص آن ها بهبود یابد. در دهه های گذشته، برای آلیاژهای آلومینیوم بیشتر از جوانه زای al-ti و al-ti-b استفاده می شد اما در سال های اخیر، این جوانه زاها به دلیل معایبی که داشتند کمتر مورد استفاده قرار می گیرند؛ بنابراین نیاز به نوع جدیدی از جوانه زا احساس می شد. به همین دلیل جوانه زاهای al-ti-c مطرح شدند. از سوی دیگر، اگر چه آمیژان های al-ti-b به طور گسترده ای در زمینه ی آلیاژهای آلومینیوم به کار برده می شوند، اما مشکلاتی نیز دارند. لذا به دلیل ویژگی های مناسب جوانه زاهای al-ti-c، آن ها به عنوان جانشینی مناسب برای آمیژان های al-ti-b به کار برده شدند.در این تحقیق، ابتدا با افزودن پودر تیتانیوم و کربن با نسبت های وزنی مشخص به مذاب آلومینیوم، جوانه زای al-3ti-1c به روش ذوبی و در دو دمای 900 و 1200 درجه سانتی گراد ساخته شد. به علت این که ساختار میکروسکوپی و فازهای تشکیل شده در آمیژان بستگی به سرعت سرد شدن دارد، لذا آمیژان ساخته شده در دو دمای مختلف با 4 سرعت مختلف 9/1، 1، 4 و 7 درجه سانتی گراد بر ثانیه ریخته گری شدند. جهت مشخص نمودن درصد بازیابی عناصر موجود در آمیژان، از آزمایش اسپکترومتری استفاده شد. همچنین برای شناسایی نوع فازهای تشکیل شده در آن از آنالیز پراش پرتو x (xrd) استفاده گردید. نتایج این آنالیز نشان داد که فازهای al3ti، tic و ti6c3.75 در این جوانه زا تشکیل شده اند. آمیژان تولیدی در سرعت های انجماد مختلف، به مذاب آلومینیوم با دمای 720 درجه سانتی گراد اضافه شد و ضمن مطالعه زمان های میرایی هر کدام، ساختار میکروسکوپی آن ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که آمیژان تولید شده در سرعت انجماد 4 درجه سانتی گراد بر ثانیه بالاترین قدرت ریز کنندگی نسبت به سایر سرعت های سرد کردن می باشد. از طرفی هر چه سرعت سرد کردن آمیژان کم تر باشد، زمان میرایی آن طولانی تر است. همچنین نتایج نشان داد که آمیژان ساخته شده در دمای بالاتر (1200 درجه سانتی گراد) دارای فاز al3ti تیغه ای شکل و درشت می باشد که کمک می کند تا زمان میرایی آن افزایش یابد. همین طور با تغییر مقدار جوانه زای اضافه شده به مذاب آلومینیوم خالص، بهترین میزان افزودن جوانه زا برای آمیژان ساخته شده در دمای 1200 درجه سانتی گراد، 2/0 درصد وزنی و برای آمیژان ساخته شده در دمای 900 درجه سانتی گراد، نزدیک به 05/0 درصد وزنی تعیین گردید. همچنین مشخص گردید که قدرت ریزکنندگی آمیژان ساخته شده در دمای 1200 درجه سانتی گراد به مراتب بیشتر از آمیژان ساخته شده در دمای 900 درجه سانتی گراد است. در این پژوهش با به دست آوردن منحنی های سرد شدن آمیژان ها و آلیاژهای مورد بررسی، روابط تجربی بر حسب سرعت سرد شدن آن ها و اندازه دانه ی آلیاژها به دست آمد. این روابط در گستره ی نسبتا وسیعی از سرعت های سرد شدن قابل کاربرد است.