بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش سنتز پودر آلیاژ آنتروپیبالا و نانوساختار CuNiCoZnAl به روش آلیاژسازی مکانیکی انجام شد و سپس به روش تفجوشی پلاسمای جرقهای، نمونه بالک تهیه شد. بر طبق نتایج حاصل از پراش پرتوی ایکس، این آلیاژ به طور موفقیتآمیز به نمونه بالک تبدیل شده و عدم حضور تخلخل پس از تفجوشی و همچنین حلشدگی کامل عناصر در یکدیگر و ایجاد محلول جامد از تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی مشهود بود. بر طبق نتایج حاصل از سختیسنجی ویکرز، این آلیاژ دارای عدد سختی میانگین 543/5HV بود. همچنین جوشکاری و اتصال نمونه که از اهداف اصلی این پژوهش است مورد بررسی قرار گرفت. با انجام و بررسی فرآیندهای مختلف اتصال اعم از جوشکاری ذوبی و حالت جامد، در نهایت روش اتصال از طریق فاز مایع گذرا روش موفقیت-آمیزی برای اتصال این آلیاژ آنتروپی بالای CuNiCoZnAl تعیین گردید.
کلمات کلیدی: آلیاژ آنتروپی بالا، آلیاژسازی مکانیکی، تفجوشی پلاسمای جرقه ای، جوشکاری، اتصال از طریق فاز مایع گذرا.
.1مقدمه
در آلیاژهای متداول معمولاً یک یا دو عنصر اصلی وجود دارد و سایر عناصر آلیاژی برای بهبود خواص به سیستم افزوده میشوند. در مقابل، آلیاژهای آنتروپی بالا1 از جمله مواد پیشرفته هستند که اولین بار توسط یه2 به منظور گسترش آلیاژها معرفی شدند. استفاده از حداقل پنج عنصر اصلی در کنار هم با مقادیر مولی یکسان و یا تقریباً یک سان از ویژگی این آلیاژها ا ست. میکرو ساختار آلیاژهای آنتروپی بالا شامل فازهای FCC وBCC و یا ترکیبی از هر دو فاز ا ست. با افزایش تعداد عنا صر ا صلی در سی ستم، تغییرات آنتروپی و ضعیتی نا شی از انحلال افزایش مییابد که باعث ت شکیل فازهای محلول جامد FCC و BCC و عدم ت شکیل ترکیبات بینفلزی و فازهای پیچیده می شود، زیرا زمانیکه آنتروپی انحلال بالا با شد، تمایل برای منظم شدن ساختار کاهش یافته و در این شرایط، محلول جامد نسبت به ترکیبات بینفلزی و فازهای منظم پایدارتر خواهد شد.
این آلیاژها به علت استحکام و انعطافپذیری بالا، مقاومت به سایش، پایداری حرارتی زیاد، مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون، قابلیت کاربرد در زمینههای مختلفی را دارند. این آلیاژها همچنین در دماهای بالا نظم خود را از د ست نمیدهندو در نتیجه ذوب نمیشوند .[1-4]روشهایی مانند ذوب قوسی، پراکنش و آلیاژسازی مکانیکی برای ساخت آلیاژهای آنتروپی بالا وجود دارند. در روشهای ذوبی ساختارهای دندریتی، یوتکتیکی، اسپینودال، ویدمن اشتاتن و حتی فازهای آمورف ت شکیل می شوند که به دلیل جدایش عنا صر آلیاژی در میکرو ساختارهای مذکور، تاثیر نامطلوبی بر خواص آلیاژ دارد. اما روش آلیاژ سازی مکانیکی به دلیل قابلیت همگن سازی بهتر، عدم نیاز به دمای بالا، عدم جدایش فازی و هزینهی نسبتاًپایین بر سایر روشها ارجحیت دارد و اخیراً این روش به منظور تولید انواع آلیاژهای آنتروپی بالا بکار گرفته شده است.[5]
از طرف دیگر، روش آلیاژسازی مکانیکی را میتوان برای ساخت هر دو نوع آلیاژ آهنی و غیرآهنی استفاده کرد. روش آلیاژسازی مکانیکی و جنبههای ترمودینامیکی تشکیل فاز در آلیاژ آنتروپی بالا و نانوساختار CuNiCoZnAl توسط سالمی و همکاران مورد بررسی قرار گرفته است.[6,7] وارالاکشمی3 و همکاران نیز به ساخت آلیاژ 2تایی CuNi به روش آلیاژسازی مکانیکی پرداختند و سپس با اضافه کردن عناصر Co و Zn و Al و Ti، بهترتیب آلیاژ 3، 4، 5 و 6تایی را ساختند.[8] این افراد همچنین در پژوهش دیگری نیز به ساخت آلیاژ آنتروپی بالا و نانوساختار CuNiCoZnAlTi با استفاده از روش آلیاژسازی مکانیکی و بررسی خواص این آلیاژ پرداختند.[9] مورالی4 و همکارانش نیز به ساخت آلیاژ آنتروپی بالای AlCoCrCuFeZnx بهروش آلیاژسازی مکانیکی پرداختند. تحلیلها بهطور وا ضح ن شان داد که آلیاژ مذکور، نانو ساختار بوده و ساختار کری ستالی FCCدارد.
پس با توجه به پژوهشهای فوق میتوان گفت که آلیاژسازی مکانیکی، روش موفقی در ساخت انواع آلیاژهای آنتروپی بالا است.[10]همانطور که میدانیم، جوشکاری یکی از مهمترین فرآیندهای ساخت در صنایع گسترده و متنوع است و رفتار آلیاژ آنتروپی بالا در حین جوشکاری، یک معضل بسیار کلیدی و تکنولوژیکی است. از این رو دیوید1 و همکارانش به بررسی جوشپذیری آلیاژ آنتروپی بالای CrMnFeCoNi پرداختند. در این پژوهش، هیچ گونه ترک خوردگی انجمادی نه در منطقهی متاثر از حرارت و نه نزدیک به آن م شاهده ن شد و این مو ضوع ن شان دهندهی جوشپذیری این منطقه بود.[1]
فرآیند روکشکاری جوشی به روش لیزر، نیز برای ساخت آلیاژهای آنتروپی بالا دارای مزایایی از جمله گرمایش و سرمایش سریع، روکشکاری متراکم و یکنواختتر نسبت به سایر روشهای روکشکاری و عیوب میکرو سکوپی کمتر است.[11] یه2 و همکارانش به برر سی خواص آلیاژ آنتروپی بالای AlxFeCoNiCuCr که به روش لیزر بر زیرلایهی فولاد AISI 1045 اعمال شد پرداختند.[12,13] کی3 و همکارانش نیز به بررسی ریزساختار و خواص آلیاژ آنتروپی بالای Al2CrFeCoCuTiNiX ساخته شده به روش روکشکاری جوشی لیزر پرداختند و از فولاد Q235 نیز به عنوان زیرلایه استفاده شد که باعث بهبود خواص آن شد.[14]فرآیند اصطکاکی اغتشاشی4 نیز در یک مورد بر آلیاژ آنتروپی بالای AlCoCrFeNi توسط کومار5 و همکارانش انجام شد.
در پژوهش مذکور، تاثیر اصلاح میکروساختار با استفاده از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر تغییر فرم پلا ستیک آلیاژ آنتروپی بالا برر سی شده و ن شان میدهد که ا ستحکام آلیاژ با ا صلاح اندازهی دانهها افزایش مییابد.[15]به طور خلاصه با توجه به پژوهشهای فوق، که خواص مطلوب آلیاژهای آنتروپی بالا و مزایای روش آلیاژسازی مکانیکی در ساخت این آلیاژها را بیان کردند، هدف از این پژوهش، ساخت آلیاژ آنتروپی بالای پنجتایی CuNiCoZnAl به روش آلیاژ سازی مکانیکی و سپس ف شرده سازی آلیاژ به روش تفجو شی پلا سمای جرقهای به منظور دستیابی به قطعات بالک و سپس بررسی امکان اتصال این آلیاژها جهت ساخت قطعات صنعتی است.
