عنوان پایان‌نامه
ساخت آلیاژ حافظه دار Cu-Al-Ni به روش الیاژ سازی مکانیکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1075;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60998
- تاریخ دفاع
- ۰۲ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- زینب جراحی
- استاد راهنما
- شهرام رایگان
- چکیده
- در این پژوهش سنتز آلیاژ حافظه دار Cu-12wt%Al-4wt%Ni به روش آلیاژسازی مکانیکی و اثر افزودن عنصر بور به این آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، تأثیر زمان آسیاکاری بر روی تغییرات فازی، اندازه کریستالیت و کرنش شبکه ای مطالعه گردید. نتایج نشان داد که در زمان¬های آسیاکاری بالاتر از 20 ساعت با سرعت 250 دور بر دقیقه و نسبت وزنی گلوله به پودر 20:1 پیک های مربوط به عناصر خالص مخلوط شده از بین رفته و محلول جامدی با ساختار FCC و پارامتر شبکه ای بسیار نزدیک به پارامتر شبکه مس تولید می شود. ریزساختار و مورفولوژی پودرهای آسیاکاری شده و نمونه ی نهایی توسط میکروسکوپ الکترونی و نوری مورد مطالعه قرار گرفتند. پس از آلیاژسازی مکانیکی پودرهای عنصری، پرس سرد با فشار MPa500 و سینتر دو مرحله ای ابتدا در دمای °C600 به مدت 1 ساعت و سپس در دمای °C1000 به مدت 2 ساعت، بر روی پودرهای 20 و 40 ساعت آسیاکاری شده و پودرهای 40 ساعت آسیاکاری شده حاوی مقادیر مختلف عنصر بور انجام گرفت سپس نمونه های فوق الذکر تحت نورد گرم در دمای °C950 و عملیات حرارتی همگن سازی در دمای °C950 به مدت 6 ساعت قرار گرفتند. پس از آن در دمای °C950 به مدت 1 ساعت عملیات حرارتی شده و سپس در آب °C0 کوئنچ شدند. در انتها دمای استحاله این نمونه ها به روش گرماسنجی افتراقی (DSC) اندازه گیری شد. بررسی تغییرات توزیع اندازه ذرات نشان داد که در ابتدای فرایند آسیاکاری جوش سرد غالب بوده و ذرات درشت شده و سپس بعد از 20 ساعت آسیاکاری شکست غالب شده و ذرات شکسته شده و ریزتر میشوند. همچنین کرنش به وجود آمده در اثر این فرایند، باعث تغییر شکل پلاستیک ذرات و ایجاد پدیده کارسختی شد، که در نهایت باعث باقی ماندن تخلخل پس از نورد گرم شد. نتایج نشان داد که با افزایش آسیاکاری، چگالی خام قطعه شکل گرفته کاهش یافته ولی چگالی نهایی پس از نورد افزایش پیدا کرد. مشاهده شد که با افزایش زمان آسیاکاری از 20 ساعت به 40 ساعت دماهای شروع استحاله مارتنزیتی از °C 254 به °C264 افزایش پیدا کرد. به علاوه، نتایج نشان داد که افزودن عنصر بور به مقدار 5/0 درصد وزنی باعث افت دمای استحاله به °C211 و افزایش میکروسختی از مقدار 154 به 193 ویکرز می شود که علت آن به ریزدانه شدن در اثر تولید ذرات براید آلومینیوم نسبت داده شد.
- Abstract
- In this project, Cu-12Al-4Ni shape memory alloy was synthesized by mechanical alloying (MA) and the effect of boron (B) addition to this alloy was investigated. In this regard, effect of milling time on phase changes, crystallite size and microstrain were studied. XRD results showed that increasing milling time, decreases the relative intensity of pure elements peaks. After 40 h of milling with rotation speed and ball to powder weight ratio (BPR) of 250 rpm and 20:1 respectively, observed peaks of XRD results showed a single phase with FCC structure having a lattice parameter, close to that of initial Cu powder. Structure and morphology of milled powders and final specimens were investigated by the aid of XRD, optical microscopy, SEM and EDS. The 20 and 40 h milled powders together with 40 h milled powders containing different weight percent of boron were cold pressed into a rectangular form (31×12×6mm) by the aid of 500 MPa force. The sintering process was performed under argon atmosphere at 600 °C for 1h and at 1000°C for 2h in a tubular furnace. Subsequently, the sintered specimens were hot rolled at 950 °C. The hot-rolled strips were homogenized under Argon atmosphere at 1000 °C for 6 hours to achieve proper chemical homogeneity and then heat treated at 1000 °C for 1h followed by an immediate quenching in a 0 °C water bath. Using DSC, the transformation temperatures of heat treated specimens were measured. Results showed that at the early stages of milling, welding mechanism was dominant which led to an increase in the size of powders although after 20 hours of milling, fracture mechanism turned out to be dominant and as a result the size of powders started to decrease. Besides, increasing milling time led to a reduction in crystallite size and an increase in lattice parameters. The induced strain during MA caused plastic deformation and work hardening in particles that eventually led to observation of porosity inside the specimens even after hot rolling process. By increasing milling time, the green density of specimens decreased although the final density and the amount of ? austenitic phase increased. Increasing milling time from 20 h to 40 h, increased M¬¬S from 254°C to 264°C. Besides 0.5wt% boron addition led to a decrease in MS from 264°C to 211°C and an increase in micro hardness from 154 Vickers to 193 Vickers the reason of which was related to grain refining caused by the presence of Aluminum boride particles.
