بررسی و ارزیابی استحاله های ورق های فوق نازک از آلیاژ fe-co-v با هدف ارتقاء خواص مکانیکی و مغناطیسی

در این تحقیق مکانیزم دگرگونی های فازی در آلیاژ feco-7.15%wt v با هدف ارتقاء خواص مغناطیسی و مکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا در گام نخست، با استفاده از محاسبات ترموکالک، آزمون های آنالیز حرارتی و مدل های سینتیکی مطرح، مکانیزم دگرگونی های موجود در این آلیاژ مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه، اثر هر دگرگونی بر خواص مغناطیسی و مکانیکی بررسی شد و در انتها با توجه به نحوه تاثیرگذاری هر دگرگونی بر خواص این آلیاژ سعی شد تا با کنترل آنها، خواص مغناطیسی و مکانیکی این آلیاژ ارتقاء داده شود. بدین منظور از آزمون مغناطیسی vsm، آزمون های مکانیکی سختی سنجی و کشش، به همراه آزمون های بافت شناسی، روش های مختلف جهت ارزیابی ریزساختار نظیر om، fe-sem، ebsd و tem و همچنین روش های ارزیابی فازی مانند xrd و ebsd استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که در حین حرارت دهی، دگرگونی های منظم شدن، دگرریخت جزیی ( )، نامنظم شدن و دگرریخت نهایی ( ) انجام می شود. در این زمینه مطالعات سینتیکی صورت گرفته با استفاده از روش های کسر تبدیل برابر مانند kas، fwo، tang، staring و freedman نشان داد که دگرگونی های دگرریخت مرحله اول و دوم، به صورت تک مرحله ای بوده و انرژی اکیتواسیون آنها به ترتیب برابر با 220 و kj/mol 500 محاسبه گردید. مطالعات سینتیکی صورت گرفته با استفاده از روش های انطباق مدل نشان داد که مکانیزم دگرگونی های دگرریخت از نوع نفوذی می باشد. این در حالی بود که نتایج همین بررسی ها در مورد واکنش نامنظم شدن نشان داد که این دگرگونی در شرایط انجام آزمون های آنالیز حرارتی دارای مکانیزم ثابتی نیست. نتایج روش های انطباق مدل نیز این موضوع را تایید کرد که با تغییر نرخ حرارت دهی و همچنین کسر تبدیل واکنش، مکانیزم انجام آن تغییر می کند. در بخش دیگری از پژوهش، نتایج بررسی های بافت شناسی نیز حاکی از آن بود که نمونه نورد شده دارای مولفه های بافت، از رشته های ? و ? می باشند. با انجام عملیات بازیابی، مولفه های رشته ? حذف شدند. این در حالی بود که با وقوع تبلورمجدد، رشته های ? مجدداً ظاهر شدند و در مقابل از شدت مولفه های مربوط به رشته های ? کاسته شد. بررسی های ebsd بر روی نمونه های آنیل شده ضمن تایید نتایج بافت شناسی در مقیاس ماکرو، نشان داد که با انجام عملیات آنیل در دماهای بالاتر از °c 500 یک ساختار دوفازی + ? ? بوجود می آید. آنالیز مرزدانه در این نمونه ها نشان داد که با افزایش دمای آنیل می توان شاهد شکل گیری مرز دانه های دوقلویی همبسته (?3) بود. در بخش دیگری از پژوهش، نتایج بررسی ها نشان داد که حضور فاز ? باقیمانده، دگرگونی رسوب گذاری و منظم شدن در کنار تغییرات بافت از مهمترین عوامل موثر بر خواص مغناطیسی این آلیاژ در حین عملیات آنیل بود. به گونه ای که انجام عملیات آنیل در دماهای بالاتر از °c 500، به دلیل تشکیل فاز غیرمغناطیسی ? با کاهش القای اشباع در آلیاژ همراه است و این در حالی بود که با افزایش دمای آنیل تا بالاتر از °c 800 به دلیل وقوع دگرگونی رسوب گذاری و کاهش میزان عنصر وانادیم محلول در ساختار از پایداری فاز ? کاسته شده و به تبع آن مجدداً القای اشباع در این آلیاژ افزایش می یافت. مغناطش باقیمانده به عنوان یک پارامتر تاثیرگذار دیگر نیز به شدت تحت تاثیر مولفه های بافت بود. به گونه ای که در محدوده دمایی ?c650-550، بواسطه تقویت مولفه های بافت مربوط به جهت [100] (به عنوان جهت سخت مغناطیسی در این آلیاژ)، به شدت بر مقدار این پارامتر افزوده می شد. در همین محدوده دمایی به دلیل وقوع تبلورمجدد و تشکیل دانه های جدید، نیروی پسماندزدای مغناطیسی نیز به شدت افزایش می یافت. به دنبال تغییرات دو پارامتر br و hc، انرژی تولیدی (bhmax) نیز در این محدوده دمایی به شدت افزایش یافت و خواص آلیاژ از نظر مغناطیسی به سمت خواص سخت مغناطیسی متمایل شد. در بخش پایانی این پژوهش نیز خواص مکانیکی این آلیاژ با استفاده از آزمون های کشش و ریزسختی سنجی مورد توجه قرار گرفت. در این زمینه نشان داده شد که با شکل گیری فاز منظم، سختی و تنش تسلیم به شدت افزایش پیدا می کند، به گونه ای که تحت این شرایط تنش تسلیم این آلیاژ تا بالاتر از mpa 2000 افزایش می یافت. این در حالی است که از سوی دیگر انعطاف پذیری آلیاژ تحت تاثیر دگرگونی منظم شدن به شدت کاهش می یابد. بررسی های شکست نگاری نیز در این زمینه موید این موضوع بود که شکست این آلیاژ تحت شرایط منظم، به صورت ترد و تحت شرایط نامنظم به صورت نرم صورت می گیرد.