پروژه رشته مواد در مورد ساختارهای میكروسكوپی قطعات ریختگی – قسمت ششم

بدین ترتیب ریختگی آلیاژهای آلومینیوم از نظر ساختمانی به سه گروه تقسیم بندی
می گردد:

  • آلیاژهای قبل از یوتكتیكی كه اصلی ترین فاز تشكیل دهنده این آلیاژها فاز الفا-آلومینیوم بوده و فازهای دیگر شامل یوتكتیك و تركیبات بین فلزی است كه در زمینه قرار میگیرند.
  • آلیاژ یوتكتیكی كه بیشترین مجموعه را در این آلیاژ مخلوط یوتكتیكی تشكیل داده و حاوی مقادیر جزئی از فاز اضافی الفا-آلومینیوم و همچنین تركیبات دیگر است.
  • آلیاژهای بعد از یوتكتیك كه حاوی یك فلز اولیه بعد از یوتكتیكی و تركیبات دیگری كه در داخل یوتكتیك توزیع می گردد هستند.
  • نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

عوامل و مشخصه هایی كه خواص آلیاژهای گروه با آنها كنترل می گردد شامل:

الف: اندازه و شكل دانه فاز زمینه.

ب: فاصله و اندازه های شاخه های دندریتی موجود در فاز زمینه.

ج: شكل و توزیع مجموعه یوتكتیكی و بالاخره تركیبات بین فلزی است كه توسط اصلاح و تغییر عواملی از قبیل تركیب شیمیایی- اندازه دانه های فاز زمینه- سرعت سرد كردن حین انجمادو… می توان مشخصات ساختاری فوق را بطور اساسی تحت تاثیر قرار داد.

عملیات حرارتی متنوع و مختلف بصورت تك مرحله ای یا تركیبی از چندین عملیات حرارتی مختلف از قبیل تنش گیری-سختس رسوبی-عملیات اخلال و پآیداری ساختار داخلی برروی آلیاژهای آلومینیوم عملا” كاربرد وسیع این آلیاژها را در صنعت امكان پذیر می سازد.عادی ترین نوع عملیات حرارتی كه بطور معمول بر روی آلیاژهای آلومینیوم انجام میگیرد سخت كردن توسط سختی رسوبی و پیرسختی است و تركیبات اصلی كه بدین منظور در آلیاژهای آلومینیوم مورد استفاده قرار می گیرند فازهای CuAl2 و Mg2Si میباشد.

روش ریخته گری كه در آلیاژها انتخاب می گردد نسبت به تركیب شیمیایی آنها متفاوت است و با تركیب شیمیایی كه آلیاژ مورد نظر دارد و همچنین نسبت به مشخصات ساختار داخلی و خواص مكانیكی و فیزیكی مورد نظر انتخاب روش ریخته گری در قالب ماسه ای یا قالب فلزی كاملا” با یكدیگر تفاوت دارد و در برخی موارد مشاهده می گردد كه بعضی از آلیاژها از نظر تركیب شیمیایی مشابه یكدیگر هستند ودر صورتی كه كاملا” از نظر قیمت و مقدار ناخالصی ها با هم تفاوت دارند.برخی عوامل دیگر كه معمولا” در انتخاب آلیاژ مورد توجه قرار می گیرد شامل: طراحی قطعه ریخته گری –مقاومت قطعه در مقابل خوردگی و قابلیت جوشكاری و … می باشد.

نمونه ای از موارد كاربرد آلیاژهای آلومینیوم:

بیش از پنجاه درصد كل مصرف آلیاژهای آلومینیوم در ساخت وسایل نقلیه است و پنجاه درصد باقی مانده ان در مصارف عمومی مهندسی و وسایل خانگی است.

آلومینیوم خالص تجارتی:

ساختار میكروسكپی آلومینیوم خالص تجارتی در اغلب موارد بعنوان یك فلز خالص در نظر گرفته شده است اما در حقیقت بعلت وجود ناخالصی ها كه بطور عادی در ان یافت می گردد میتوان انرا یك آلیاژ به حساب آورد.اغلب عناصر آلیاژی قابلیت حل شدن خوبی در فاز الفا-آلومینیوم دارند اما در حالت عادی مقدار عنصر اهن و سیلیسیم در داخل آلومینیوم به اندازه كافی زیاد بوده و وجود این دو عنصر تولید یك تركیب بین فلزی در ساختار آلومینیوم تجاری میكند و بدین صورت ساختار میكروسكپی آلومینیوم تجاری خالص شامل محلول جامد الفا-آلومینیوم كه در اصل زمینه ان را تشكیل میدهد.

آلیاژهای آلومینیوم:

آلومینیوم-مس:

علیرغم انكه عنصر مس در اغلب آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم یافت می شود فقط در دو آلیاژ مهم از آلومینیوم و مس وجود دارند (0.5-0.4% مس و 0.9-0.1% مس) كه مس بعنوان عنصر آلیاژ كننده اصلی در آنها بكار می روند.آلیاژ مس اگر كمتر باشد در این صورت تمایل به ایجاد حفره های اقباضی افزایش می یابد كه بخاطر بهبود خواص ریخته گری در قطعه و همچنین بمنظور از بین بردن عیوب بوجود امده حین انجماد مقادیری عنصر سیلیسیم نیز به آلیاژ افزوده می گردد.

بهمین منوال در آلیاژهای آلومینیوم-مس كه دارای عنصر مس بیشتری هستند مقادیر سیلیسیم و منیزیم بدلیل جلوگیری از تشكیل فاز MgSi درصد نازكی نگه داشته میشوند همچنین مقداری از ناخالصی های موجود از قبیل منیزیم-سیلیسیم-اهن و منگنز در آلیاژهای آلومینیوم-مس بصورت فازهای بین فلزی مانندMg2Si در میآیدوبخش دیگری نیز از این ناخالصی ها در داخلمحلول جامد زمینه حل می گردد.

وجود فاز CuAl2 در آلیاژ آلومینیوم محتوی 5-4% مس و همچنین وجود فازهای CuAl2 و Mg2Si در آلیاژ آلومینیوم محتوی 11-9% مس امكان عملیات حرارتی این آلیاژها را فراهم میسازد.عامل سرعت سرد شدن قطعه كه توسط نوع قالب بكار برده می شود معیین گردد بر روی اندازه و توزیع ذرات فاز CuAl2 و تركیب نا محلول تاثیر زیادی دارد و بهمان صورت كه ساختار های میكروسكپی مربوط به این آلیاژ می باشد فازهای نام برده در قالب ماسه ای بزرگتر از قالب فلزی بوده بطوریكه در مورد آلیاژ ریخته شده است.

آلومینیوم-سیلیسیم:

آلیاژهای آلومینیوم –سیلیسیم وسیع ترین گروه آلیاژی آلومینیوم را دارا هستند كه از آلیاژهای ساده دوتائی شروع و به سیستم های پیچیده تری ختم میشودولی با وجود این تمام آلیاژهایی كه در این گروه قرار دارند از نظر ساختار میكروسكپی به سه گروه: قبل یوتكتیكی- یوتكتیكی و بعد یوتكتیكی تقسیم میشوند. در هر حال تركیبات و فازهای ایجاد شده در تمام آلیاژها تقریبا” مشابه بوده و فقط از نظر حجم نسبی-اندازه و توزیع متفاوت هستند بدین معنی كه فاز الفا-آلومینیوم تقریبا” در تمام آلیاژها وجود دارد و حتی در آلیاژهای بعد یوتكتیكی در شرایط غیر تعادلی شدید انجام می شود و نیز سیلیسیم كه در هر سه گروه آلیاژها جدا می گردد. ریز كردن دانه های فاز الفا-آلومینیوم در زمینه آلیاژهای قبل یوتكتیكی معمولا” شبیه آلیاژهای Al-Cu است و با وجود انكه ریز كردن دانه ها در آلیاژهای یوتكتیكی و بعد یوتكتیكی به ندرت انجام می گیرد اما در مورد دو گروه آلیاژهای یوتكتیكی و بعد یوتكتیكی مشخصات ساختاری فاز سیلیسیم در ساختار میكروسكپی توسط برخی عملیات برروی مذاب از قبیل سرعت سرد كردن كنترل می گردد.ساختار میگروسكپیآلیاژ یوتكتیكی آلومینیوم-سیلیسیم در قالب فلزی بدون استفاده از هر گونه عوامل خارجی در مذاب شامل دانه ها و سلولهای یوتكتیكی است.كنترل فضای بین شاخه های دندریتی در آلیاژهای ما قبل یوتكتیكی و نیز اندازه و توزیع تمام تركیبات موجود و فاز سیلیسیم توسط دو عامل سرعت سرد كردن حین انجماد و ریز كردن دانه ها انجام می گیرد اما با وجودانكه كنترل فاز سیلیسیم نیز تا حدودی توسط سرعت سرد شدن و عوامل ریز كننده صورت می گیرد لازم است در این قسمت ساختار اصلی این فاز با دقت نسبتا” بیشتری بررسی شود.

ساختار میكروسكپی آلیاژ ریخته گری شده در قالب فلزی از آلومینیوم-سیلیسیم در شكل 49 مشاهدهمی شود.ساختار سطح میكروسكپی این آلیاژ حاوی فاز اولیه در زمینه یوتكتیكی و به رنگ تیره و تركیب بین فلزی به رنگ روشن است.

ساختار میكروسكپی آلیاژی مشابه كه در قالب ماسه ای ریخته گری گردیده دارای ساختار مشابه با قالب فلزی است با تفاوت اینكه دارای فازهای میكروسكپی تشكیل دهنده بیشتری است در صورتی كه قبل از ریختن مذاب آلیاژ فوق در قالب فلزی مقدار 0.05% از عنصر استرانیم به ان اضافه گردد بطور معمول ریخته گری آلیاژهای Lmt-Lmg- Lmz در قالب های اسه ای و فلزی انجام می گیرد.

همچنین عملیات حرارتی و سخت كردن آلیاژهای آلومینیوم-سیلیسیم با استفاده از مكانیزم های رسوبی فازهای CuAl2 با Mg2Si صورت می گیرد.

آلیاژهای منیزیم:

برخی از عناصر آلیاژی از قبیل آلومینیوم- روی و نقره ایجاد تركیب های یوتكتیكی و برخی مانند زیركنیم و منگنز ایجاد تركیبات یوتكتیكی با منیزیم می كند و در صورتی كه در آلیاژهای منیزیم از عناصر تشكیل دهنده یوتكتیكی استفاده شود در ساختارهای یوتكتیكی مختلفی كه در اطراف دانه های الفا-منیزیم در ساختار قطعات ریخته گری تشكیل شده است تشابه زیادی مشاهده می گردد كه البته با ساختارهای یوتكتیكی توزیع فازهای بین فلزی و نیز در سطح میكروسكپی می توان مشاهده گردد.

بطور كلی در ساختار میكروسكپی آلیاژهاییكه منیزیم بعنوان عنصر اصلی تشكیل دهنده در آنها بكار برده شده است دانه های الفا-منیزیم به ندرت بصورت دندریتی یا ستونی مشاهده می گردند زیرا دانه های مذبور در برخی از آلیاژهای فوق الذكر در نتیجه وجود زیركنیم كه ذاتا” دارای خاصیت ریزكنندگی شدیدی است ریزتر میگردد و به همین علت معمولا” آزمایش های میكزوسكپی در این آلیاژها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

آلیاژهای مس:

در بیشتر موارد مشخص كننده اصلی ساختار میكروسكپی آلیاژهای ریخته گری مس فاز زمینه الفا-مس است كه انواع مختلف فازهای دیگر در ان توزیع و پخش شده اند بهمین دلیل به نظر می رسد كه ساختارهای میكروسكپی قطعات ریختگی در آلیاژهای مس از این جهت شباهت زیادی به آلیاژهای سبك پیدا می كنند اما با وجود این این دو نوع از آلیاژهای مذكور دارای تفاوت هایی هستند كه بویژه نحوه انجماد و تغییر فازها در حالت جامد پس از انجماد در آلیاژهای مس از ان جمله اند.

آلیاژهای ریخته گری مس مشابه آلیاژهایی نیز دارای چندین سیستم دو تائی از قبیل مس-قلع   مس-آلومینیوم   مس-كرم و مس-برلیم دارای تحول یوتكتیكی و آلیاژهای مس و روی – قلع و مس فازهای توزیع شده در زمینه شبیه یك فاز یوتكتیكی هستند.  

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل با فرمت ورد

Leave a comment