بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق آلیاژ 90W-7Ni-3Fe از طریق مخلوط کردن پودر عناصر آن و به دو روش-1 پرس گرم و-2 پرس ایزواستاتیک سرد و سپس زینترینگ ، تولید گردید . سختی و چگالی آلیاژ تولید شده از دو روش تعیین و با یکدیگر مقایسه گردید . از میکروسکوپ الکترونی برای بررسی مورفولوژی پودر تولید شده و از آزمون XRD برای بررسی فاز های تشکیل شده قبل و بعد از زینتر شدن استفاده گردید . نتایج تست سختی و چگالی سنجی نشان داد که نمونه ی تولید شده به روش پرس گرم دارای سختی و چگالی بالاتری نسبت به نمونه هایی هستند که ابتدا پرس ایزواستاتیک سرد شده و سپس زینتر شده اند .
مقدمه
آلیاژ های سنگین اولیه ، آلیاژهای W-Ni-Fe یا W-Ni-Cu شامل 88-98 درصد وزنی تنگستن بودند. کبالت نیز در این آلیاژها در مقدار کمتر نیز استفاده میشد. این آلیاژها بوسیلهی مخلوطسازی پودرها، فشردن پودرها و سپس زینتر فاز مایع تولید میشوند. در ابتدا آلیاژهای W-Ni-Cu به دلیل پایین بودن نقطهی ذوب مس و آسان بودن زینتر بسیار رواج یافت. زمانی که تقاضا برای بهبود خواص مکانیکی افزایش یافت، به جای آلیاژ W-Ni-Cu، آلیاژهای W-Ni-Fe مورد توجه قرار گرفت. بزرگترین مشکل این آلیاژها حساس بودن به ناخالصیها و شرایط فرایند است.
ناخالصی باعث ایجاد پراکندگی در خواص مکانیکی میشود.به نسبت W-Ni-Cu خواص مکانیکی بهتری دارند.1]و[2
با توجه به معایب ذکر شده برای آلیاژهای W-Ni-Cu، آهن را جایگزین مس نمودند و با این جایگزینی موفق گردیدند:
· دانسیته آلیاژ را افزایش دهند.
· علیرغم افزایش درصد تنگستن در آلیاژ جدید نسبت به آلیاژ W-Ni-Cu، نرمی آلیاژ کاهش قابل ملاحظهای نیافت و قابلیت ماشینکاری قابل قبولی دارا بود
· یکی از خصوصیات آلیاژ W-Ni-Fe مقاوت آن در برابر تغییر فرم شدید است.
تفجوشی پودر تنگستن خالص نیز به منظور رسیدن به دانسیته تئوری هم مشکل و ماشینکاری محصول زینتر شده آن به دلیل تردی و شکنندگی، بسیار مشکلتر است؛ لذا با آلیاژسازی به روش متالورژی پودر از آلیاژهای آن استفاده میگردد.
پارامترهای موثر در فرآیند زینتر تنگستن عبارتند از: مدت زمان زینتر، دما، اندازه ذرات پودر، اتمسفر زینتر، خلوص پودر، دانسیته خام2، گرادیان دمایی، نرخ حرارتدهی، نرخ سرد نمودن، توزیع اندازه ذرات و وزن خشته فشرده شده و افزودنیهایی که به پودر به دلایل مختلف اضافه میشوند7]و.[8 در تحقیق سعی شده است که تاثیر روش تولید آلیاژ 90W-7Ni-3Fe بر تعدادی از مهمترین خواص فیزیکی و مکانیکی این آلیاژ ها بررسی گردد .
مواد و روش تحقیق
نمونههای مورد نیاز، از پودرهای عناصر آهن، نیکل و تنگستن آماده سازی شدند. مشخصات پودرهای مورد استفاده در جدول 1 ارائه شده است. بدین منظور مقدار مناسبی از پودرها برای ترکیب آلیاژ سنگین پایه تنگستن 90W-7Ni-3Fe در آسیاب پرانرژی سیاره ای مدل - Retsch Planetary / PM 400 MA Type - با گلوله هایی از جنس کاربید تنگستن و با سرعت 50 rpm به مدت 60 دقیقه مخلوط شدند.
جدول.1 مشخصات پودرهای استفاده شده.
پس از آماده سازی و مخلوط سازی پودرها، برای تولید آلیاژ سنگین پایه تنگستن - 90W-7Ni-3Fe - از دو روش استفاده شد.
روش فشردن گرم
مخلوط پودر به دست آمده پس از آسیاب درون قالب گرافیتی به شکل استوانه و با قطر 50 میلیمتر و طول 80 میلیمتر ریخته شد. ضخامت پوسته قالب گرافیتی برابر با 15 میلیمتر در نظر گرفته شد. قالب گرافیتی محتوی مخلوط پودرها درون دستگاه پرس گرم قرار داده شد و با فشار معادل 30MPa و نرخ گرمایش œc/min 50 به دمای 1000 درجه سانتی گراد رسید و به مدت 15 دقیقه در این دما نگه داشته شد. سپس با همان نرخ به دمای 1500 درجه سانتی گراد رسانده شد و به مدت 20 دقیقه در دمای مذکور نگه داشته شد.خلا مورد استفاده در این روش برابر با 30mbar در نظر گرفته شد. سیکل استفاده شده در این روش به صورت نمودار در شکل 1 مشاهده میشود.
