بخشی از مقاله
چکیده
در پژوهش حاضر تاثیر کاهش میزان سیلیس در ترکیب شیمیایی دوغاب لایه اول و همچنین زمان تماس مذاب آلیاژTi6Al4V با پوشش سطحی قالبهای سرامیکی بر پایهی سیلیس و زیرکونیا بر واکنش های فصل مشترکی مورد مطالعه قرار گرفت. رفتار واکنشی مذاب تیتانیوم با قالب سرامیکی و ضخامت لایه واکنشی، متاثر از نوع پوشش اولیه و زمان ذوب میباشد.
نتایج نشان میدهد که کاهش میزان سیلیس در ترکیب دوغاب لایه اول موجب کاهش واکنش های فصل مشترکی میگردد. همچنین با افزایش زمان ذوب، بعلت افزایش شدت واکنش بین مذاب و قالب، ضخامت لایه واکنشی افزایش پیدا میکند. ضخامت این لایه در نمونه های ذوب شده در قالب با پوشش اولیه سیلیسی، زیرکونیایی با سل سیلیسی و زیرکونیایی خالص در زمانهای نگهداری 7 ثانیه به ترتیب برابر است با: 550 ،250 و 350 میکرومتر؛ در زمان نگهداری 14 ثانیه : 450،650 و 550 میکرومتر و در نهایت در زمان نگهداری 21 ثانیه >700، 500 و 650 میکرومتر.
مقدمه
تیتانیوم و آلیاژهای آن دارای ترکیبی از خواص منحصر به فرد مکانیکی، فیزیکی و مقاومت به خوردگی هستند که آنها را برای کاربردهای صنعتی، شیمیایی، فضایی و پزشکی ممتاز میسازد .[2 ,1] با وجود اینکه تیتانیوم و آلیاژهای آن به سبب دارا بودن خواص مطلوب نسبت به بسیاری از فلزات و آلیاژها مورد توجه هستند، نرمی کم و قابلیت کارپذیری ضعیفی که از خود نشان میدهند، ماشینکاری آنها را دچار مشکل ساخته و استفادهی همهجانبه از آنها را محدود میکند.
به علاوه دمای ذوب بالا و واکنشپذیری بسیار بالای مذاب تیتانیوم، شکل دهی اقتصادی با اندازه نهایی را محدود میکند. از نقطه نظر هزینه، از آنجایی که ریختهگری دقیق آلیاژهای تیتانیوم اجازهی رسیدن به نمونهی با شکل پیچیده و دقت ابعادی قابل اطمینان را فراهم میکند، اقتصادی ترین تکنولوژی شکلدهی با اندازه نهایی میباشد
واکنش مذاب تیتانیوم با قالب منجر به ایجاد لایهی سطحی سخت با ضخامتی حدود 80- 150 m می-شود که موجب افزایش سختی و سفتی شده، ازدیاد طول1 را کاهش میدهد و خستگی را محدود میکند. این لایه واکنشی، لایه آلفا2 نامیده میشود
لایه آلفا به عنوان مانعی بر ریختهگری دقیق آلیاژهای Ti ماشینکاری آنها را سخت میسازد و موجب ایجاد ترک-های اولیه و اشاعهی آنها میشود. به منظور جلوگیری از این مشکل، سرامیکهای گران قیمتی نظیر CaO و ZrO2 و Y2O3 بکار گرفته میشود. چون تغییر انرژی استاندارد آنها از TiO2 خیلی منفی تر است. در کنار موضوع پایداری ترمودینامیکی، هنوز واکنشهای فلز - قالب، باقی میمانند که باید توسط فرآیند سایش شیمیایی حذف گردند.
ژائو - Zhao - و همکاران با ریختهگری دقیق آلیاژ Ti-[7 ,6]1100، لیو - Liu - و همکاران در مورد آلیاژ Ti48Al2Cr2Nb و شنگ - Sheng - و همکاران در مورد آلیاژ [9] Ti50Al، در تحقیقات خود در زمینهی واکنشهای فصل مشترکی به این نتیجه رسیدند که واکنشهای فصل مشترکی ایجاد شده در سطح نمونه-های ریختگی در قالب سرامیکی ساخته شده از مواد پایه سیلیس بسیار شدید تر از پایه زیرکونیا است.
پژوهش حاضر، میزان واکنشپذیری پوشش سطحی بر پایهی سیلیس و زیرکونیا را با مذاب آلیاژ Ti6Al4V، در زمانهای متفاوت تماس مذاب با سطح قالب مورد بررسی قرار میدهد. میزان سیلیس در سه مرحله ساخت دوغاب رو به کاهش است. از آنجایی که در این پژوهش زمان واقعی ذوب فلز و واکنش با پوشش سطحی خیلی بیشتر از زمانی است که به طور معمول برای ریختهگری دقیق بکار میرود، وضعیتهای واکنشی خیلی شدیدتر خلق شده و در نتیجه لایهی واکنشی ضخیم تر تشکیل میشود که شرایط مطلوبی را برای بررسی و مقایسهی تاثیر ترکیب شیمیایی قالب های مختلف فراهم میکند.
