تاثیر نیروی جاذبه زمین بر تف‌جوشی فاز مایع در قطعات برنزی Cu-10Sn-10Pb و نقش آن بر ریز ساختار و شکل ظاهری

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 11، دوره 6، شماره 23- بهار 95، فروردین و اردیبهشت 1395، صفحه 127-138   

نویسندگان

مهرداد موسی پور^{* 1}؛ مازیار آزادبه²؛ مهدی اجاقی³

¹کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

²دانشیار دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

³استادیار دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

تاریخ دریافت: 05 مرداد 1395،  تاریخ پذیرش: 05 مرداد 1395 

چکیده

با افزایش دمای تف­جوشی و تشکیل فاز مایع بیش‌تر، به دلیل نیروی جاذبه زمین، مذاب به سمت نواحی پایین­تر کشیده شده و سبب پر شدن حفرات و تخلخل­ها در این نواحی می­شود. تفاوت در کسر حجمی مذاب، باعث ایجاد گرادیان ریزساختاری از بالا به پایین قطعات در حین تف­جوشی می­شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی تاثیر نیروی جاذبه زمین بر شکل ظاهری و هم‌چنین تحولات ریزساختاری قطعات تف­جوشی شده است. به این منظور، قطعات برنزی با ترکیب شیمیایی Cu-10Sn-10Pb در محدوده­ی دماییC °970-890 به مدت 20 دقیقه تف­جوشی شدند. از قطعات برنزی در شرایط گوناگون تف­جوشی به صورت درجا عکس­برداری شد. از این پژوهش نتیجه شد که به دلیل کاهش ویسکوزیته در نواحی پایینی قطعات تف­جوشی شده و همین طور نیروی وزن قسمت­های بالایی، میزان تغییرشکل از بالا به پایین افزایش می­یابد. می­توان دلیل این موضوع را افزایش کسر حجمی مذاب به دلیل افزایش دمای تف­جوشی دانست که در نواحی پایینی این مقدار بیش‌تر بوده و در نتیجه تغییر در شکل ظاهری قطعات و مشاهده پدیده­ی پاشنه فیلی را در پی دارد. عنصر سرب نقش مهمی در خردایش و آرایش مجدد ذرات برنزی ایفا می­کند که همین موضوع روی ریزساختار و شکل ظاهری قطعات در حین تف­جوشی تاثیر می­گذارد.

کلیدواژه‌ها

تف‌جوشی سوپرسالیدوس؛ نیروی جاذبه زمین؛ گرادیان ریزساختاری؛ ویسکوزیته؛ پاشنه فیلی

عنوان مقاله [English]

Gravitational Effects on Compact Shaping and Microstructure during Supersolidus Liquid Phase Sintering of Cu-10Sn-10Pb

نویسندگان [English]

M. Mousapour¹؛ M. Azadbeh²؛ M. Ojaghi³

چکیده [English]

With increasing sintering temperature, liquid is pulled down by gravity and it causes porosity elimination at this area. The difference in liquid volume fraction makes microstructural gradient from up to bottom of sintered compacts. In this paper the influence of gravity on shape and also microstructure evolution of compacts was studied. Cu-10Sn-10Pb samples were sintered at the range of 890-970°C for 20 min. The in situ images from samples were taken at various sintering conditions. It is concluded that distortion increases from top to bottom sections of samples due to viscosity reduction and the weight of upper sections. Liquid volume fraction at the bottom increases with increasing sintering temperature and finally elephant foot profile is appeared. Lead plays an important role in fragmentation and rearrangement of bronze particles and this affects on shape and microstructure during sintering.

کلیدواژه‌ها [English]

Supersolidus sintering, Gravity, Microstructural gradient, Viscosity, Elephant foot

مراجع

1- R. M. German, "Supersolidus Liquid Phase Sintering of Prealloyed Powders", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 28, PP. 1553-1567, 1997.

2-Y. Liu, R. Tandon  R. M. German, "Modeling of Supersolidus Liquid Phase Sintering, Part. I: Capillary Force", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 26 (A), PP. 2415-2422, 1995.

3- م. قارونی جعفری، م. آزادبه،” مطالعه تغییرات ریزساختاری در تف جوشی سوپرسالیدوس آلیاژ برنجی “Cu-28Zn، مجله مواد نوین، جلد 3، شماره 2، 1391.

4-ا. محمدزاده، م. آزادبه،” مدل سازی و بررسی تاثیر متغیرهای تفجوشی فاز مایع سوپرسالیدوس بر خواص فیزیکی و مکانیکی آلیاژ“Cu-28Zn، مجله مواد نوین، جلد 3، شماره 3، 1392.

5-م. آزادبه، ع. صباحی نمین، ا. محمدزاده، ح. شفیعی،” بررسی تاثیر تفجوشی در فاز مایع بر چگالش و ریزساختار آلیاژ “Cu-xZn، مجله مواد نوین، جلد 3، شماره 4، 1392.

6-ش. شادپور، م. آزادبه، ع. صباحی، " بررسی
تغییرات ریزساختاری و ابعادی آلیاژ برنز سرب­دار تف­جوشی شده در حضور فاز مایع"، چهارمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و جامعه­ی علمی ریخته­گران ایران، 1389.

7-S. Kumar, G. S. Upadhyaya, M. L. Vaidya, "Sintering of Lead Bronze Containing Tin", J. Mater. Eng, 13, PP. 237-242, 1991.

8-ش. شادپور، م. آزادبه، ع. صباحی، " بررسی تغییرات و جدایش ریزساختاری آلیاژ Cu-10Sn-10Pb تف­جوشی شده"، اولین کنفرانس تمدید و تخمین عمر سازه­های هوایی و صنعتی پیر و فرسوده، 1390.

9-M. Azadbeh, H. Danninger, C. Gierl-Mayer, " Particle Rearrangement During Liquid Phase Sintering of Cu-20Zn and Cu-10Sn-10Pb Prepared from Prealloyed Powder”, Powder Metallurgy, Vol. 56, No. 5, 2013, PP. 342-346, 2013.

10-R. M. German, "An Update on the Theory of Supersolidus Liquid Phase Sintering", Proceedings Sintering 2003, Materials Research Institute Pennsylvania State University, University Park, PA, 2003.

11-J. Liu, A. Lal, R. M. German, "Densification and Shape Retention in Supersolidus Liquid Phase Sintering", Acta Mater, Vol. 4, No. 18, PP. 4615-4626, 1999.

12-A. Lal, R. M. German, "The Role of Viscosity During Supersolidus Liquid Phase Sintering", Advances in Powder Metallurgy and Particulate Materials, PP. 169-182, 2000.

13-A. R. Upadhyaya, G. Iacocca, R. M. German, "Gravitational Effect on Compact Shaping and Microstructure during Liquid Phase Sintering", JOM, Vol. 51 (4), PP. 37-40, 1999.