بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق پس از اتصالدهی موفق آلیاژ آمورف تودهای با ترکیب - Ti41Zr25Be28Fe6 - 93Cu7 بهروش FSSW، مقطع اتصال بررسی شد. آزمونهای ریزسختی ویکرز و ارزیابی باندهای برشی بهکمک میکروسکوپ SEM، جهت شناسایی مناطق مختلف بهخدمت گرفته شد. چهار منطقه شامل: فلز پایه - BM - ، منطقه تحت تاثیر حرارت و کار مکانیکی - TMAZ - ، منطقه اغتشاشی زیر شانه ابزار - SSZ - و منطقه اغتشاشی زیر نوک ابزار - TSZ - ؛ در ناحیه اتصال شناسایی شدند. آزمون نانوفروروی جهت ارزیابی رفتار مکانیکی مناطق شناسایی شده ، با حداکثر نیروی mN ًٌ و با نرخ بارگذاریmN.s-1 ٌّْ/ً انجام شد.
کمترین سختی GPa - ّْ/ْ - متعلق به TMAZ، کمترین مدول کشسانی GPa - ّ/ٌٌّ - مربوط به TSZ و بیشترین سختی GPa - ٍَ/ُ - و بیش ترین مدول کشسانی GPa - ُِ/ٌَُ - متعلق به SSZ بهدست آمد. بررسی و تحلیل الگوی پلهای در منحنی نیرو - عمق فروروی تایید کرد که ، حضور تنش باقیمانده عامل افزایش پهنای پلهها در TSZ میباشد. تعداد نسبتا" زیاد باند برشی تشکیل شده ، به احتما ل حضور خوشههای اتمی با نظم کوتاهدامنه در TSZ نسبت داده شد. افزایش حجم آزاد در TMAZ، علت توزیع همگن تغییر شکل و افزایش تعداد باندهای برشی در این منطقه میباشد. تعداد کم با پهنای محدود باندهای برشی در SSZ، موید حضور نانوبلورهایی در زمینه آمورف میباشد.
کلمات کلیدی: آلیاژ آمورف توده ای، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای، رفتار مکانیکی، نانو فروروی، باند برشی، حجم آزاد.
مقدمه
آلیاژهای آمورف تودهای - BMGs - 1 پایه تیتانیوم، در میان آلیاژهای BMG پایه ی فلزات سبک نظیر آلومینیوم که از قابلیت شیشهای شدن - GFA - 2 پایینی برخوردارند و حداکثر اندازه تولیدی آن ها ٌ میلی متر است؛ و یا پایه منیزیم که خیلی شکننده هستند - حتی در شرایط بارگذاری فشاری - ؛ از استحکام ویژه بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی، چگالی پایین و GFA مناسبی برخوردارند. علاوهبراین، در دسترس بودن و ارزان بودن تیتانیوم در مقایسه با عنصری نظیر زیرکونیوم ؛ از دیگر ویژگیهای مطلوب آلیاژهای BMG پایه تیتانیوم میباشد که توجه محققین زیادی را بهخود جلب کردهاند ]ٌ.[ محدودیت عمدهی آلیاژهای BMG که کاربرد وسیع آنها در حوزههای مهندسی را با مشکل مواجه کرده است، محدودیت ابعادی آنها میباشد ]ٍ.[
تلاشهای زیادی توسط محققین بهمنظور رفع این محدودیت صورت پذیرفته است. دو زمینه فعالیت در این حوزه: بررسی و تولید آلیاژهایی با GFA بالا و بررسی اتصالدهی آلیاژهای BMG بهروشهای مختلف میباشد ]َ.[ اتصالدهی آلیاژهای BMG به دو دسته کلی : جوشکاری در حالت مذاب و جوشکاری در حالت مایع تحت تبرید - جوشکاری در حالت جامد - تقسیمبندی میشود ]َ.[ در جوشکاری حالت جامد، اتصالدهی با استفاده از قابلیت تغییر شکل اَبَرپلاستیک4 مواد BMG در محدوده پایداری مایع تحت تبرید - SLR - 5 اتفاق می افتد . در این زمینه مطالعاتی در مورد جوشکاری اصطکاکی - FW - 6، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی - FSW - 7 و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطهای] - FSSW - 8ُ-ّ[ صورت پذیرفته است.
با توجه به اینکه فرآیندهای جوشکاری حالت جامد در دماهایی بسیار پایینتر از دمای ذوب آلیاژ اجرا میشوند، لذا کاندیدای مناسبی برای اتصال دهی آلیاژهای BMG میباشند ]َ.[ مطالعات بسیار محدودی روی اتصالدهی این دسته از مواد به کمک فرآیند FSSW، در سالهای اخیر انجام شده است. تا کنون، پژوهشی مبنی بر شناسایی مناطق مختلف در موضع اتصال بهدست آمده بهروش FSSW در مواد BMG انجام نشده است.در مقاله حاضر مناطق مختلف تشکیل شده در موضع اتصال آلیاژ BMG با ترکیب ْCuَُ - ّFeٍَBeٍِZrٌُ- - Ti بهعنوان یک آلیاژ شیشهای مستحکم- 9 جوشکاری شده بهروش FSSW؛ شناسایی شده و رفتار مکانیکی مناطق مناطق فوق مورد مطالعه قرار میگیرد. پیش از این، بلوکههای آلیاژ آمورف تودهای بهضخامت mm ٌُ به روشریختهگری کجریزی1 در قالب مسی تولید شدند ]ْ.[ اتصالدهی ورقهایی بهضخامت mm ٌ از بلوکههای تولید شده، با تغییر متغییرهای جوشکاری انجام شد. متغییرهای بهینه جوشکاری در مورد اتصالی با حداکثر نیروی شکست برش کششی - معادل N ٌٍُِ - و حداکثر چقرمگی شکست تعیین گردید ]ْ.[
ٍ. مواد و روش تحقیق
نقطه جوشهایی با متغییرهای بهینه شامل سرعت دورانی، سرعت فروروی، عمق فروروی، و زمان ماندگاری ابزار بهترتیب معادل rpm ًًًَ، ٌ؛mm.min ْ، mm َ؟ٌ و s ٍ؛ بر روی جفت ورقهایی در ابعاد mm ٌ×ًٌ×ًَ تولید شدند. جزئیات مربوط به تولید ورق ها و ابزار مورد استفاده در مرجع ]ْ[ ذکر شده است. سپس اتصالات بهدست آمده از وسط بهکمک دستگاه برش با ابزار برنده الماسی، مدل ًٌِ - SYJ، با سرعت دورانی ابزار در حد rpm ًٍٍ برش خوردند. مانت سرد مقطع برش خورده و انجام پولیش مکانیکی تا دست یابی به صافی سطح معادل ٌ میکرومتر انجام شد. ریزسختی بهروش ویکرز با نیرویی معادل ًًٍ گرم - نیرو و مدت زمان ماندگاری فرورونده معادل ِ ثانیه و با استفاده از دستگاه با مدل L ِ - MH، در مسیرهای نشان داده شده در شکل ٍ-ٌ انجام شد. محل اثر فرورونده ویکرز بهکمک SEM با مدل ًٌَِ LEO بررسی شد.پس از شناسایی چهار منطقه در مقطع اتصال، آزمون نانوفروروی 2 در ِ نقطه از هر منطقه با نرخ فروروی ٌ؛mN.s ٌّْ/ً تا نیرویی معادل mN ًٌ انجام شد. دستگاه نانوفروروی مورد استفاده مدل NHTX S/N: ًٌٌَُ؟ًٌ و فرورونده مورد استفاده نوع سه وجهی بِرکویچ3 میباشد.
