بخشی از مقاله
چکیده
فرآوری نیمه جامد یکی از فرایند های تهیه فلزات و آلیاژها است که در چند سال اخیر توسعه سریعی داشته است. در این تحقیق برای اعمال تنش برشی در ناحیه دو فازی جامد- مذاب روش سطح شیبدار بکار گرفته شده است. درحین ریخته شدن مذاب روی سطح شیبدار با تغییر میزان و زمان اعمال نیروی برشی مقادیر مختلفی از کرنش در ماده ذخیره می شود. درحین عملیات حرارتی آلیاژ ریخته شده در محدوده دوفازی - ذوب مجدد جزئی - این مقدار کرنش ذخیره شده آزاد می شود و بر شکل ذرات جامد اولیه - آستنیت اولیه - که در طی سرد شدن تعادلی به هم متصل شده بودند، تاثیر می گذارد. به منظور تعیین نحوه جدایش ذرات جامد در حین عملیات حرارتی بررسی های میکرو ساختاری روی چدن نشکن انجام گرفته است. با توجه به مقادیر مختلف کرنش ذخیره شده مشخص گردید که ذرات جامد بوجود آمده، به وسیله مکانیزم های شکستن مکانیکی، تغییر فرم پلاستیک بیش از حد و ایجاد مرزهای با انرژی بالا در دندریت ها، ازهم جدا شده و به ساختار کروی تبدیل می شوند. در روش سطح شیبدار میزان سختی نمونه ها از 306 تا 351 با فزایش میزان کرویت ذرات جامد افزایش یافت. همچنین درصد تخلخل روی سطح شیبدار بیشتر از نمونه های ثقلی می باشد.
واژه های کلیدی: چدن نشکن، ریخته گری نیمه جامد، مکانیزم ایجاد ساختار کروی، سطح شیبدار، کرنش ذخیره شده، نیروی برشی.
مقدمه
بطور کلی انجماد اکثر آلیاژهای مورد استفاده در صنعت بصورت دندریتی است ولی در اثر اعمال تنش در ناحیه دو فازی - به هر روش - این دندریتها شکسته شده و ذرات جدا شده بصورت مجزا شروع به رشد می کنند. در اثر ادامه اعمال تنش و سرد کردن مذاب این ذرات دندریتی تبدیل به شکل رزی شده و سپس بصورت کروی در می آید - شکل.[1 ] - 1 در اثر اعمال تنش در ناحیه دو فازی جامد و مذاب بازو های دندریتی شکسته می شوند که مکانیزم های زیر برای شکسته شدن دندریت ها مطرح شده است.
-1 در اثر جریان یافتن مذاب نیرویی بر بازو های دندریت ها اعمال شده و سبب شکسته شدن آنها می شود.
-2 در اثر مکانیزم ذوب مجدد انتهای بازو های دندریتی، جریان مذاب عامل کمکی در نفوذ و دور کردن بازوهای شکسته از آن محل است.
-3 جریان مذاب باعث افزایش حرارت در انتهای بازوهای دندریتی ذوب مجدد آن می شود.
-4 پس زدن عناصر آلیاژی در اثر انجماد و پایین آمدن نقطه ذوب و ذوب مجدد بازوهای دندریتی، نیروی اعمالی ناشی از جریان مذاب بر دندریت ها عامل کمکی در شکسته شدن دندریت ها می شود.
-5 طبق نظریه وگل و همکارانش و دوهرتی و همکارانش بازوهای دندریتی در اثر تنش اعمالی خم شده و تغییر فرم پلاستیک می دهند. در اثر ایجاد نابجایی ها - در این دما نابجایی ها به راحتی صعود و حرکت می کنند - مرزدانه هایی در بازوهای دندریتی ایجاد می شود. هرگاه که این تغییر زاویه به حدود20 درجه برسد انرژی این مرز دو برابر انرژی فصل مشترک مذاب جامد می شود و لذا مذاب، مرز دانه را خیس کرده و به سرعت در امتداد آن حرکت می کند و بازوی دندریت را جدا می سازد - شکل - 2، با ادامه یافتن اعمال تنش این ذرات به حالت رزی و سپس کروی تغییر شکل می یابند . [5-2 ] فلمینگز برای تغییرات ریز ساختاری در حین اعمال تنش به مذاب بیان کرد که رشد اولیه بازوهای دندریتی با ایجاد حالت رزی شکل ادامه پیدا می کند. در نرخ برش بالا و یا مدت زمان نگهداری زیاد - سرعت سرد کردن کم - ساختاری کروی با مقداری مذاب محبوس
