بخشی از مقاله
چکیده
تغییر شکل پلاستیک فلزات و آلیاژها همراه با حرکت و تکثیر نابجایی ها بوده و موجب افزایش چگالی نابجایی در یک قطعه می شود. با توجه به اینکه برخی از خرابی هاي ایجاد شده در قطعات و تجهیزات مانند خزش، خستگی و رشد ترك، رابطه مستقیمی با چگالی نابجایی ها دارند لذا دانستن چگالی نابجایی یک قطعه و پایش تغییرات آن در حین سرویس دهی آن، می تواند در بازرسی فنی و تشخیص به موقع خرابی، بسیار گره گشا باشد.
تاکنون روشهاي مختلفی براي بدست آوردن چگالی نابجایی ها مانند استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوري و تفرق اشعه ایکس، ارایه شده است اما هر یک از روشها داراي معایبی می باشند. در این تحقیق به بررسی تغییرات امپدانس الکتروشیمیایی با چگالی نابجایی در مس خالص تجاري پرداخته شده است. نتایج بدست آمده، تغییرات قابل توجه پارامتر هاي حاصل از آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی با چگالی نابجایی ها را نشان داد لذا از این پس می توان براي بدست آوردن چگالی نابجایی و بازرسی فنی یک قطعه، از آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی استفاده کرد.
-1 مقدمه
نابجایی ها در تعیین رفتار مکانیکی مواد اهمیت فراوانی دارند. خواص پلاستیک فلزاتمخصوصاً تنش تسلیم، سختی، ضریب کرنش سختی و تافنس، به چگالی نابجایی جρض بسیار وابسته هستند.[1] همچنین چگالی نابجایی ها به شدت بر روي خواص فیزیکی مواد مانند مقاومت الکتریکی، هدایت حرارتی و خواص مغناطیسی تاثیر دارند.[2]
تغییر شکل پلاستیک، همراه با حرکت و تکثیر نابجایی ها بوده و انتظار می رود چگالی نابجایی در نزدیکی نوك ترك، نقشی اساسی در تعیین رشد ترك و رفتار شکست ماده بازي کند3]و.[4 همچنین تغییر شکل فلزات و آلیاژها باعث تجمع نابجایی ها در پشت موانعی مانند مرز دانه و ذرات ناخالصی شده[5]، لذا در قطعاتی که تحت بارگذاري هاي متناوب هستند، اگر تعداد نابجایی هاي تجمع کرده به حدي برسد که تنش برشی ایجاد شده در نوك آن، بتواند پیوند میان اتمها را بشکند باعث ایجاد ترك هاي خستگی در قطعه می شود.
در پدیده خزش نیز، دماي بالا و تغییر فرم پلاستیک، باعث تغییر چگالی نابجایی ها می شود8]و9و[10، بنابر این با توجه به اهمیت دانستن چگالی نابجایی هاي یک قطعه، عدم وجود آزمونی غیر مخرب جهت بدست آوردن چگالی نابجایی همواره احساس می شد که بوسیله آن بتوان با بازرسی هاي دوره اي از قطعاتی که تحت اینگونه تنش ها هستند، از وقوع تخریب در آنها جلوگیري کرد.
مثلا وجود چنین آزمونی می توانست اتفاق افتادن خزش در قطعاتی مثل پره توربین، که شدیدا در معرض خزش است را تشخیص داده تا بتوان قبل از حادثه و آسیب رسیدن به کل دستگاه، پره معیوب را تعویض کرد. روشهاي مختلفی از جمله استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوري و تفرق اشعه ایکس براي مطالعه توزیع و چگالی نابجایی ها استفاده شده است اما هر یک از آنها محدودیتهایی مانند آماده سازي نمونه، پیچیدگی، هزینه زیاد، زمان بر بودن، قابلیت استفاده براي چگالی هاي کم و... را دارا هستند.
وقتی یک خط نابجایی سطح یک ماده ي فلزي را قطع می کند، میدان کرنشی همراه آن استعداد نسبی ماده به خوردگی را بطور موضعی افزایش می دهد.[11] از آنجایی که خوردگی یک فرایند الکتروشیمیایی است روش ها و ابزارهاي الکتروشیمیایی می توانند براي مطالعه آن استفاده شوند. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی یک آزمون سریع، غیرمخرب، حساس و قدرتمند براي اندازه گیري خوردگی است و انتظار می رود بتواند براي بررسی تغییرات چگالی نابجایی ها استفاده شود.
-2 مواد و روش تحقیق
به منظور ساخت قطعاتی با چگالی هاي نابجایی مختلف، نمونه هاي آزمون کشش از جنس مس خالص تجاري طبق استاندارد نغ ق1حA با طول گیج عع زحلخ و قطر عع زحلذ با استفاده از دستگاه تراش هشه ساخته شد. سپس به جهت ایجاد یک ریزساختار همگن و از بین بردن تنش هاي پسماند، در دماي 500 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت و در حضور گاز نیتروژن آنیل شدند.
آزمون کشش تک محوري بر روي نمونه هاي مختلف به میزان 1، 5، 15، 25 و 35 درصد کرنش - براي هر کرنش 6 نمونه - با استفاده از دستگاه تزلظ فططwظ مجهز به کرنش سنج، با نرخ کرنش ذسک صستذ×ل در دماي محیط انجام شد. سپس به منظور بررسی کارسختی ایجاد شده و بدست آوردن تنش تسلیم و سایر خواص مکانیکی متناظر با هر میزان کرنش، 3 نمونه از هر کدام تا پارگی کامل کشیده شدند و 3 نمونه دیگر جهت انجام آزمایشات الکتروشیمیایی، سایر مراحل آماده سازي را طی کردند.به منظور بررسی امپدانس الکتروشیمیایی قطعات، نمونه هایی از هر یک بریده شده و در رزین اپوکسی مانت شدند. پس از پولیش نمونه ها با سمباده هاي شماره 400، 600، 1000، 2000و به منظور دستیابی به سطح آینه اي، پولیش با پودر آلومینا، به مدت 10 دقیقه در اتانول تمیزکاري فراصوتی شدند.
-3 نتایج و بحث
استحکام بخشی اي که در حین کار سرد بواسطه ي افزایش چگالی نابجایی ها ایجاد می شود، کرنش سختی یا کار سختی نامیده می شود. با اعمال تنش هایی فراتر از تنش تسلیم اولیه، مواد فلزي دچار کرنش سختی می شوند که اساس بسیاري از روشهاي تولید است.[12] همانطور که در جدول1 مشاهده می شود، تنش تسلیم نمونه ها با افزایش پیش کرنش افزایش یافته است بطوریکه تنش تسلیم از هبق لذحذص براي نمونه بدون پیش کرنش به هبق ذخحزتص براي نمونه با زص درصد پیش کرنش افزایش یافته است که نشاندهنده کارسختی بسیار خوب این فلز تحت کشش تک محوري و افزایش قابل توجه چگالی نابجایی در نمونه ها است.
