بخشی از مقاله
مقدمه
نوع خاصی از تفجوشی در فاز مایع که در نتیجه تفجوشی پودرهای پیشآلیاژی اتفاق میافتد را تفجوشی سوپرسالیدوس 1 می-گویند. فاز مایع بهواسطهی حرارت دادن این قطعات بین دماهای سالیدوس و لیکوئیدوس، در بین ذرات پودری، مرزدانهها و داخل دانهها تشکیل میشود . - German, 1997; Liu, Tandon, German, 1995 - آلیاژهای برنز سربدار بهعلت مقاومت به خوردگی و سایش و همینطور سختی بالا بهطور گسترده در یاتاقانها مورد استفاده قرار میگیرند
بیشترین استحکام خستگی در آلیاژ Cu-10Sn-10Pb مشاهده شده است و بیشترین استحکام کششی نهایی نیز مربوط به این آلیاژ است بهدلیل عدم حلالیت سرب در برنز، در حین تفجوشی جزایر سرب در بین ذرات و دانههای برنز تشکیل میشوند. در اینجا سرب بهعنوان عامل موثر در آرایش مجدد ذرات و دانهها عمل میکند
برای اولین بار، تکنیک خمش میله توسط ژرمن و لال - 2000 - ، جهت محاسبهی ویسکوزیتهی ظاهری برنز نیمه جامد مورد استفاده قرار گرفت. ژرمن یک میله تحت شرایط ایزوترمال که هیچ بار متمرکزی روی آن قرار ندارد و تنها تنش اعمالی روی میله بهخاطر وزن آن است را درنظر گرفت و با استفاده از نرخ خمش نقطه میانی، میزان ویسکوزیته قطعه را به دست آورد. با افزایش دمای آزمایش، نرخ خمش افزایش مییابد و زمان نقش کمی در افزایش نرخ خمش دارد تا جاییکه میتوان منحنیهای خمش بر حسب زمان را با تقریب خوبی، خطی درنظر گرفت.
روش پژوهش
پودر پیشآلیاژی برنز با ترکیب Cu-10Sn-10Pb که مشخصات و خواص آن در - قارونی جعفری، آزادبه، مهرجو، شادپور، - 1392 گزارش شده است بهعنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار گرفت. پودر پیشآلیاژی برنز مصرفی به همراه 0/75 درصد وزنی استئارات لیتیم به مدت 20 دقیقه در همزنی با سرعت 65 دور بر دقیقه مخلوط شد. این مخلوط به عنوان پودر اولیه مصرفی برای ساخت تمامی نمونههای آزمایشی مورد استفاده قرار گرفت. نمونهها به شکل تیر به ابعاد 55×10×10 mm3 توسط پرس هیدرولیکی تک محوره با قالب متحرک تحت فشار 550 MPa تهیه شدند.
شکل -1 شمایی از تیر برنزی بر روی پایه آلومینایی مورد استفاده برای تست خمش درجا - شمایی از تیرهای برنزی مورد آزمایش در شکل 1 آورده شده است. -
به این منظور از پایهی آلومینایی با درصد خلوص %95 و با طول تکیهگاه 42 mm استفاده شد. مجموعه حاصل در یک کوره تیوبی افقی قرار داده شد. این درحالی است که در انتهای کوره، پنجرهی شیشهای جهت مشاهده خمش نمونهها تعبیه شده است.
شماتیک کوره و چرخه تفجوشی در شکل 2 آورده شده است. تیرهای برنزی با نرخ گرمایشی 20 C/ min از دمای اتاق تا دمای 540 C حرارت داده شدند. به منظور روانساز زدایی، نمونهها در این دما به مدت 30 دقیقه نگه داشته شدند. سپس با نرخ 10 C/min تا محدوده دمایی 845-865 C حرارت داده شده و به مدت 60 دقیقه تحت اتمسفر گاز نیتروژن با نرخ جریان 2 lit/min تفجوشی و سپس در آب کوئنچ شدند. میزان خمش تیرها در دما و زمانهای مختلف به کمک نرم-افزار Screen Ruler 2D، بهدست آورده شد.
شکل -2 شماتیک کوره و چرخه تفجوشی
رابطه - 1 - میزان ویسکوزیته را بهعنوان تابعی از چگالی تفجوشی و نرخ خمش و فاصله بین دو تکیهگاه نشان میدهد که در آن ، ویسکوزیته قطعه برحسب MPa.s و ، چگالی تفجوشی برحسب g/cm3 و L، فاصله بین دو تکیهگاه برحسب cm و نرخ خمش و h، ارتفاع قطعه برحسب cm است
چگالی تفجوشی نمونهها بر طبق قانون ارشمیدس مطابق استاندارد ASTM C373-72 از رابطه - 2 - محاسبه گردید. برای ممانعت از نفوذ آب به داخل حفرهها در هنگام غوطهوری، سطح نمونهها توسط یک لایه نازک ضد آب پوشیده شد. جاییکه M 1 برابر با جرم نمونه وزنشده در هوا، M 2 برابر با جرم نمونه پوشش داده شده در هوا و M 3 برابر با جرم نمونه غوطه ور در آب است.
تجزیه و تحلیل دادهها
شکل 3 تصاویر گرفته شده از داخل کوره توسط دوربین را نشان میدهد. در این شکل میزان خمش در دماهای مختلف نمایان است. نمودار خمش نقطه میانی بر حسب دما در شکل 4 آورده شده است.
شکل -3 تصاویر ثبت شده توسط دوربین از تیر برنزی Cu-10Sn-10Pb تفجوشی شده به مدت 15 دقیقه در دماهای مختلف در اتمسفر نیتروژن
با افزایش دمای تفجوشی، میزان خمش افزایش پیدا کرده است. این افزایش بهصورت غیرخطی است. در دماهای بالاتر تاثیر دمای تفجوشی بر میزان خمش، افزایش پیدا کرده است. شکل 5 خمش تیرهای برنزی برحسب زمان را در دمای 845 C نشان میدهد. نمودار خمش نقطه میانی برحسب زمان نیز در شکل 6 آورده شده است. گذشت زمان باعث افزایش خمش نقطه میانی میشود که میتوان این افزایش را با تقریب خوبی، خطی در نظر گرفت
