بخشی از مقاله
چکیده
آلیاژسازی مکانیکی فرآیندی از متالورژی پودر شامل جوش سرد، شکست و جوش مجدد ذرات پودر در یک آسیاب پر انرژی است که اکنون این روش تبدیل به یک روش تجاری برای توزیع ذرات شده است. در این پژوهش پودرهای آلومینیوم با اندازهی متوسط ذرات 45 میکرومتر و مس با اندازه ذرات <60 میکرومتر 4 - درصد وزنی مس - در یک آسیاب سیارهای انرژی بالا برای زمانهای 0، 2، 4، 6، 8 و 10 ساعت آسیاب کاری شدند.
پودر حاصل به وسیله پراش اشعه ایکس - XRD - ومیکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - مورد ارزیابی قرار گرفت. از نتایج حاصل از روش پراش پرتو ایکس برای تعیین اندازهی متوسط کریستال ها، پارامتر شبکه و کرنش داخلی استفاده شد و از تصاویر میکروسکوپ الکترونی برای بررسی تغییرات مورفولوژی، شکل و اندازهی ذرات پودر استفاده شد. نتایج نشان داد پس از 10 ساعت آسیاب کاری محلول جامد به طور کامل تشکیل شده و با افزایش زمان آسیاب کاری اندازهی دانهی کریستالها کاهش پیدا کرد. همچنین مشخص شد، تغییرات کرنش داخلی و پارامتر شبکهی آلومینیوم نسبت به زمان آسیاب کاری به صورت افزایشی است.
مقدمه
آلیاژسازی مکانیکی فرآیند سنتز در حالت جامد که شامل جوش سرد مکرر، شکست، تبلور مجدد دینامیکی و فعال سازی مکانیکی در حین نفوذ ذرات پودر است - سویسنکرن، . - 1380 این روش در ابتدا توسط بنجامین - 1349 - برای تولید پودر سوپرآلیاژ پایه نیکل با ذرات استحکام دهندهی توزیع شدهی اکسیدی توسعه یافت. آلیاژسازی مکانیکی یک فرآیند تولید در حالت جامد برای ایجاد مواد هموژن و یک روش ساده و مفید برای ترکیب فازهای تعادلی و فازهای غیرتعادلی از مواد تجاری است.
مزایای آلیاژسازی مکانیکی عبارت است از : ایجاد پراکندگی ریز از ذرات فاز ثانویه، ایجاد دانه های با اندازه نانومتر، تشکیل فازهای کریستالی و نیمه کریستالی، ایجاد فازهای آمورف، نامنظم کردن ترکیباتهای بین فلزی منظم، امکان آلیاژسازی عناصری که آلیاژکردن آنها مشکل بوده و امکان انجام واکنش های شیمیایی در دمای پایین. دیگر مزیت آلیاژسازی مکانیکی تولید پودرهای کامپوزیتی با ساختار نانوکریستالی است - سویسنکرن، 1380؛ زانگ، 1383؛ میرز، میشرا و بنسون، 1385؛ نعمتی، خسروشاهی، امامی و زولراستین، . - 1390 آلیاژسازی مکانیکی سبب شکست لایه ی اکسیدی روی ذرات پودر آلومینیوم میشود که سبب توزیع همگن اکسید در آلیاژهای آلومینیوم میشود. به علاوه کاریبد آلومینیوم به علت واکنش بین آلومینیوم و کربن موجود عامل کنترل کننده فرآیند 1 - PCA - تشکیل میگردد.
این ترکیب در آلیاژهای ریختهگری شدهی آلومینیوم که در سراسر فلز پخش میشود نامطلوب است. ولی Al2O3 و Al4C میتواند در اندازههای زیر میکرومتر یا حتی نانومتر موجود باشد. بنابراین سبب افزایش استحکام مکانیکی به مقدار قابل توجهی خواهد شد - آریک، . - 1383 کاهش اندازه ذرات نسبت به افزایش زمان آسیاب کاری توسط سمل، استپاتی و چایرا - 1388 - برای تولید آلیاژ Al-Cu در زمانهای 0، 10، 25، 35 و 50 ساعت مورد بررسی قرار داد. آنها دریافتند که کاهش اندازهی ذرات از 21 میکرومتر به 3 میکرومتر بعد از 50 ساعت آسیاب کاری انجام میشود.
مورفولوژی و اندازهی پودر اولیه و همچنین پودرهای آسیاب شده در فواصل زمانی مختلف از زمان آسیاب کاری به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. در تصاویر SEM کاهش اندازهی ذرات با افزایش زمان آسیاب کاری مشهود بود. همچنین مشخص شد که با افزایش زمان آسیاب کاری اندازهی کریستال ها و کرنش داخلی ذرات افزایش مییابد. بعد از 10 ساعت آسیاب کاری اندازهی ذرات در حدود 21 نانومتر بود که تا زمان 50 ساعت به 6 نانومتر کاهش پیدا کرد. در حالی که کرنش شبکه از 0/435% به 1/434% افزایش پیدا کرد. پائول2، فیلیپ3، راج4، کومار5 و مانا - 1390 - 6 پیرامون سنتز و مشخصهیابی نانو ساختار آلیاژ Al95-Zn5 توسط آلیاژسازی مکانیکی تولید شده است مطالعه کردند. که تغییرات ساختار از قبیل اندازهی کریستالها و کرنش شبکه را در زمانهای 0، 5، 10، 20، 30 و 40 ساعت آسیاب کاری گزارش کرده است.
