بخشی از مقاله
چکیده
آلیاژ سازی مکانیکی یک فرآیند متالورژی پودر جهت تولید نانو کریستالهای Fe-47.5%wtNi می باشد. در این تحقیق تاثیر زمان آسیاب کاری بر روی ساختار و خواص مغناطیسی Fe-47.5%wtNi تولید شده به روش آلیاژ سازی مکانیکی مورد بررسی قرار گرفته است.
بدین منظور مخلوط پودرهای Fe-47.5%wtNi در زمانهای مختلف تحت آسیاب کاری قرار می گیرند. ویژگی نمونه های تولیدی توسط میکروسکوپ الکترونی SEM و پراش اشعه ایکس XRD مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج ها نشان دهنده این هستند که فاز - - Fe,Ni - بعد از گذشت 25 ساعت از آسیاب کاری شکل می گیرد. با افزایش زمان آسیاب کاری پارامتر شبکه، میکرو کرنش و وادارندگی افزایش در حالیکه انداه کریستالی کاهش می یابد
-1 مقدمه
آلیاژهای آهن-نیکل عموماً پرم الوی نامیده می شوند که دارای خواص مغناطیسی عالی از جمله آهنربایش اشباع بالا و وادارندگی پائین می باشند، که می توانند در مواردی مانند ذخیره سازی اطلاعات و اندازه گیری الکتریکی- مغناطیسی کاربرد داشته باشند.
در بین روشهای متفاوت جهت تولید آلیاژهای آهن- نیکل، آلیاژسازی مکانیکی یکی از مناسبترین روشها محسوب می شود. در این روش فرآیندهای جوش، شکست و جوش ثانویه به طور متناوب بین ذرات پودر در یک آسیاب سیاره ای انجام می پذیرد.
ثابت شده است که روش آلیاژسازی مکانیکی می تواند منجر به شکل گیری محلول جامد فوق اشباع، ساختارهای چند فازی و ساختارهای آمورف شود. آلیاژسازی مکانیکی می تواند با کاهش اندازه کریستالی در حد نانو، خواص مغناطیسی را بهبود دهد. با این وجود در این روش خواص مغناطیسی با افزایش میکروکرنش داخلی کاهش می یابد. به طور کلی رقابت بین افزایش در میکروکرنش داخلی و کاهش در اندازه کریستالی در تعیین خواص مغناطیسی موثر می باشد.
اگر چه کاربردهای فراوانی برای آلیاژهای نانو ساختار آهن - نیکل تولید شده به روش آلیاژسازی مکانیکی وجود دارد، اما تعداد کمی از این تحقیق ها و بررسی ها روی آلیاژهای آهن- نیکل با درصد متوسط آهن متمرکز شده اند.[4-10] آلیاژهای-Fe 47.5%wtNi یکی از مهمترین ترکیب های آهن- نیکل محسوب می شود که دارای آهنربایش اشباع بالا BS=1.6T و وادارندگی پائین HC=0.3Oe می باشد.
در مقاله قیصری تاثیر سرعت آسیاب کاری بر روی خواص ساختاری پودرهای آلیاژیFe-47.5%wtNi مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج ها نشان دادند که فاز - - - Fe,Ni با گذشت 24 ساعت از آسیاب کاری وقتی که سرعت آسیاب کاری 350 دور بر دقیقه است، تشکیل می شود.
در این تحقیق پودرهای نانو ساختارFe-47.5%wtNi با روش آلیاژسازی مکانیکی تهیه می شوند و سپس تاثیر زمان آسیاب کاری بر روی ساختار و خواص مغناطیسی نانو ساختارهایFe-47.5%wtNi مورد بررسی قرار می گیرد.
-2روش تحقیق
پودر آهن با خلوص 99/75 درصد و میانگین اندازه ذرات کمتر از 200 10 6 متر و پودر نیکل با خلوص 99/85درصد ومیانگین اندازه ذرات در حدود 6 10 4 متر مورد استفاده قرار گرفته است. مخلوط پودرهای Fe-47.5%wtNi در یک محفظه ای تحت حفاظت گاز آرگون با خلوص 99/9999 درصد و با گلوله های از جنس فولاد زنگ نزن با قطرهای 10 و 12 میلی متر تحت عملیات آسیاب کاری قرار می گیرند.
عملیات آسیاب کاری در مدت زمانهای معین 2، 5، 10، 15، 20 و 25 ساعت با انرژی بالا انجام می گیرد. سرعت دیسک و محفظه آسیاب به ترتیب 240 و 300 دور بر دقیقه می باشد. مجموع وزن گلوله ها 11 گرم و ضریب وزنی گلوله به پودر 15 به 1 است.
مورفولوژی پودرهای آلیاژ مکانیکی شده توسط میکروسکوپ الکترونیSEM مورد بررسی قرار می گیرد. آنالیز فازی نمونه ها به وسیله روش پراش پرتو ایکس XRD صورت پذیرفت. اندازه کریستالی و میکروکرنش داخلی پودرهای آسیاب کاری شده توسط روش ویلیامسون- هال مورد ارزیابی قرار می گیرد.[13] اساس این روش بر روی پهن شدن پیکهای حاصل از پراش اشعه ایکس و تغییرات 2 می باشد که بر حسب آنها اندازه ی دانه و میکروکرنش داخلی پودرها محاسبه می شود. روش ویلیامسون- هال از رابطه زیر پیروی می کند:
نصف عرض ماکزیمم پیک بدست آمده FWHM حاصل از پراش اشعه ایکس، کریستالی، طول موج اشعه ایکس، میکروکرنش داخلی و زاویه براگ می باشد. در این روش 2 sin رسم می شود. مشخص شده است که میکروکرنش داخلی شیب نمودار بدست آمده
-3 بحث و نتیجه گیری
مورفولوژی پودرهای آسیاب کاری شده با زمانهای متفاوت آسیاب کاری در شکل شماره 1 نشان داده شده است. مشخص است که با افزایش زمان آسیاب کاری مورفولوژی ذرات پودر در زمانهای کم آسیاب کاری به شکل بی قاعده بوده در حالیکه در زمانهای آسیاب کاری بالاتر یکنواختی بین ذرات پودر بیشتر شده است.
باید به این نکته توجه کرد که، در زمانهای آسیاب کاری کم - کمتر از 5 ساعت - ، ذراتپودر نرم بوده و تمایل آنها به جوش و شکل گیری ذرات بزرگتر و نسبتاً بزرگ بین ذرات پودر بیشتر می باشد. انرژی جنبشی ذرات به واسطه اصابت ضربه افزایش پیدا می کند. سپس ذرات پودر کار سخت شده و تمایل به شکست بیشتر از جوش سرد می باشد. ذرات خرد خرد تولید شده بوسیله این روش منجر به کاهش اندازه ذرات می شود
