بررسی تاثیر تف‌جوشی در فاز مایع بر چگالش و ریزساختار آلیاژ Cu-xZn

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 4، دوره 4، شماره 12، مرداد و شهریور 1392، صفحه 37-50   

نویسندگان

مازیار آزادبه¹؛ عباس صباحی نمین²؛ احد محمدزاده^{* 3}؛ حمیدرضا شفیعی⁴

¹- دانشیار دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

²کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند تبریز.

³دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند تبریز.

⁴کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

تاریخ دریافت: 26 آذر 1394،  تاریخ پذیرش: 26 آذر 1394 

چکیده

در این پژوهش تغییرات ریزساختاری و خواص فیزیکی و مکانیکی آلیاژهای برنجی تولید شده به روش متالورژی پودر با تغییر درصد وزنی عنصر روی موجود در آلیاژ، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور دو نوع پودر پیش آلیاژی Cu-20Zn و Cu-28Zn به روش اتمیزاسیون آبی تولید و پس از فشرده سازی، نمونه‌های آزمایش ضربه با چگالی خام به ترتیب 63/6 و 74/6 گرم بر سانتی‌متر مکعب تهیه و سپس در دمای 930 درجه سانتی‌گراد به مدت 45 دقیقه تحت اتمسفر آرگون تف-جوشی شدند. براساس نتایج بدست آمده از آزمایش‌های چگالی‌سنجی نمونه‌های تف‌جوش شده، پارامتر چگالش برای نمونه-های Cu-20Zn و Cu-28Zn به ترتیب برابر 6/52% و 5% تعیین گردید که نشان دهنده چگالش بیش‌تر در نمونه‌های Cu-20Zn می‌باشد. هم‌چنین، با تعیین سختی و استحکام ضربه، چگونگی تغییرات خواص مکانیکی نمونه‌ها با افزایش عنصر روی نشان داده شد. با توجه به بررسی‌های ریزساختاری و شکست‌نگاری نیز مشخص شد که در آلیاژ Cu-28Zn تبخیر روی موجب ایجاد حفرات کاملاً گرد و بسیار درشت‌تری نسبت به آلیاژ Cu-20Zn شده است. از یافته‌های این پژوهش می‌توان نتیجه‌گیری کرد که اگر پارامترهای موثر در فرآیند تف‌جوشی آلیاژهای برنجی با درصد روی بالا، مناسب انتخاب شوند، می-توان از مزایای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی در اثر افزایش عنصر روی و اجتناب از تبخیر روی بهره‌مند شد.
 

کلیدواژه‌ها

پودر پیش‌آلیاژی برنج؛ تف‌جوشی سوپرسالیدوس؛ کسر حجمی فاز مایع؛ تبخیر روی

مراجع

1- S. J. L. Kang, "Sintering", Wiley OnlineLibrary, 2005.

2- Y. Liu, R. Tandon, and R.M. German,"Modeling of supersolidus liquid phasesintering: I. Capillary force". Metallurgical andMaterials Transactions A, 26(9): p. 2415-2422,1995.

3- J. Liu, A. Lal, and R. M. German,"Densification and shape retention insupersolidus liquid phase sintering". Actamaterialia, 47(18): p. 4615-4626, 1999.

4 -ع. صباحی نمین، ع. فردی ایلخچی و م. آزادبه، "تفجوشیدر فاز مایع"، انتشارات ستایش، چاپ اول، پاییز 1391.

5- D. C. Blaine, R. Bollina, S. J. Park, and R.M. German, "Critical use of video-imaging torationalize computer sintering simulationmodels". Computers in industry, 56(8): p. 867-875, 2005.

6- R. M. German, "Supersolidus liquid-phasesintering of prealloyed powders".Metallurgical and Materials Transactions A,28(7): p. 1553-1567, 1997.

7- Y. Liu, R. Tandon, and R.M. German,"Modeling of supersolidus liquid phasesintering: I. Capillary force". Metallurgical andMaterials Transactions A, 26(9): p. 2415-2422,1995.

8- R. M. German, "An Update on the Theoryof Supersolidus Liquid Phase Sintering",Proceedings Sintering 2003, MaterialsResearch Institute, Pennsylvania StateUniversity, University Park, PA, 2003. 

9- R. M. German, P. Suri, and S. J. Park,"Review: liquid phase sintering". Journal ofMaterials Science, 44(1): p. 1-39, 2009.

10- Z. S. Nikolic, "Computer Simulation ofLiquid Phase Sintering: Gravity InducedSkeletal Structure Evolution: A Review",Mater Sci Forum, Trans Tech Publ, 624: 19-42, 2009.

11- E. J. Westerman, "Sintering of nickel-basesuperalloys". Transactions of the MetallurgicalSociety of the American Institute of Mining,Metallurgical and Petroleum Engineers, 224: p.159-164, 1962.

12- م. قارونی جعفری، م. آزادبه، ش. شادپور و ا. محمدزاده،"مطالعه تغییر آرایش ذرات با بررسی جدایش سرب درتفجوشی سوپرسالیدوس آلیاژ Cu-10Sn-10Pb"، همایش

ملی مهندسی مواد، 1391.

13- M. Azadbeh, H. Danninger, and C.Gierl, "Evaluation of properties and gradeddensification during sintering of Cu-20Znprepared from prealloyed powder". InPM2011, Spain, Barcelon, 2011.

14- م. قــارونی جعفــری و م. آزادبــه، "مطالعــه تغییــراتریزساختاری در تف جوشی سوپرسالیدوس آلیـاژ برنجـی -Cu28Zn"، مجله مواد نـوین، دوره سـوم، شـماره دهـم، زمـستان

 .1391

15- A. Sabahi, M. Azadbeh, and S. Shadpour,"Study on the Dependence of Physical andMechanical Properties of Prealloyed Cu-20ZnCompacts to Sintering Temperature", MajlesiJournal of Materials Engineering, 4 (2), 201.

16- M. Azadbeh, H. Danninger, and C. Gierl,"Evaluation of properties and gradeddensification during sintering of Cu-20Znprepared from prealloyed powder". InPM2011, Spain, Barcelon, 2011.

17- R. Tandon, Y. Liu,and R. M. German,"Application of supersolidus liquid phase

sintering to high density processing ofprealloyed powders", Advances in PowderMetallurgy & Particulate Materials, 2: p. 5,1995.

18- A. Ziani, and S. Pelletier, "Supersolidusliquid-phase sintering behavior of degassed6061 Al powder", International journal ofpowder metallurgy, 35(8): p. 49-58, 1999.

19- A. Ziani,and S. Pelletier, "Sintered 6061Al prealloyed powder: processing andmechanical behavior", International journal ofpowder metallurgy, 35(8): p. 59-66, 1999.

20- C. Padmavathi, A. Upadhyaya, and D.Agrawal, "Effect of microwave and

conventional heating on sintering behavior andproperties of Al-Mg-Si-Cu alloy", Materialschemistry and physics.

21- B. Sustaric, L. Kosec, S. Dolinsek, and B.Podgornik, "The characteristics of vacuum

sintered M3/2 type HSSs with MoS2 addition",Journal of materials processing technology,143: p. 98-104, 2003.

22- J. V. Bee, P. R. Brewin, P. D. Nurthen, andJ. V. Wood, "Sintering Mechanisms inVacuum Sintered M 2 and T 15 High SpeedSteel Powders". Met. Powder Rep., 43(3): p.177-184, 1988.

23- H. Baker, and H. Okamoto, "Alloy Phase

Diagrams", ASM Handbook. Vol. 3, MaterialsPark, Ohio 44073-0002, USA, 1992.