خواص بهبود یافته آلیاژهای آلومینیوم /ریز کردن دانه ها توسط بور آمیژان بور

خواص بهبود یافته آلیاژهای آلومینیوم /ریز کردن دانه ها توسط بور آمیژان بور

خواص بهبود یافته آلیاژهای ریخته گی آلومینیوم ناشی از ریزکردن دانه ها توسط اضافه نمودن بور

ریز کردن دانه ها توسط بور با افزودن بور:این مقاله خلاصه ای است از تحقیقات انجام شده توسط شرکت TRIMET،یکی از بزرگترین و معتبرترین شرکت های فعال در زمینه آلومینیوم در خصوص تاثیر بور بر ریزکزدن دانه های آلیاژهای آلومینیوم می باشد. .

هدف از انجام این تحقیق بهبود خواص آلیاژهای ریخته گی (cast) آلومینیوم می باشد. مفهوم اساسی این بهبود خواص، بهبود خواص مکانیکی با ریزکردن دانه ها و همچنین بهبود هدایت حرارتی آلیاژهای ریخته گی می باشد. با افزایش هدایت حرارتی حداکثر دما کاهش خواهد یافت که در نتیجه منجر به بهبود خواص مکانیکی قطعه ریخته گری شده در حین کار خواهد شد.

با توجه به این موارد افزودن بور (Boron) مورد آزمایش قرار گرفت که دو اثر عمده بر روی آلیاژ ها دارد:

  • حذف عناصری از قبیل تیتانیوم و زیرکونیوم که منجر به دست یابی به هدایت الکتریکی و حرارتی بهتر می شود
  • علاوه بر آن بر می توان به عنوان ریزکننده دانه به جای TiB2 استفاد شود تا ساختار دانه بندی بهتر جهت حصول خواص مکانیکی بهتر حاصل شود.

در این مقاله فرایند انجام کار، آزمایش ها و نتایج حاصل شرح داده شده است. این نتایج چشم اندازی از پتانسیل های موحود این آلیاژها، از قبیل مزایای ریزساختاری، خواص مکانیکی و کاربردهای محتمل را ارایه می دهد.

مقدمه

تمرکز این تحقیق بر بهبود خواص مکانیکی با تاثیر بر روی اندازه دانه ها و بهبود هدایت حرارتی آلیاژ می باشد. نتیجه این کار عملکرد بهتر مواد برای تمامی کاربردهای با حداکثر دمای موضعی می باشد. در اثر هدایت حرارتی بهتر حداکثر دمای قطعه کمتر خواهد بود. این امر منجر به خواص موضعی بهتر می شود که در نتیجه

آن خواص خستگی بهبود می یابد.

معمولا افزودن بور(Boron)  به مذاب به منظور افزایش هدایت الکتریکی و حرارتی انجام می شود. این اثر در نتیجه حذف عناصری مانند تیتانیوم، زیرکونیوم و … از مذاب می باشد. بور(Boron)  اضافی به عنوان ریز کننده دانه ها عمل خواهد کرد. در نتیجه ساختار دانه بهتر و خواص مکانیکی بهبود یافته مورد انتظار می باشد.

 

نتایج

تمامی قطعات ریخته شده که در این تحقیق استفاده شده است، مطابق پارامترهای زیر ریخته گری شده اند.

  • آلیاژ AlSi7Mg
  • جنس قالب: چدن خاکستری
  • دمای قالب: c ͦ 370
  • دمای مذاب: c ͦ 720-700
  • شرایط خنک کاری: در هوا
  • عملیات حرارتی: T6

تاثیر بور(Boron)  بر ریز شدن دانه ها در شکل 1 قابل مشاهده است. در مقایسه با TiB2، آلیاژ ریزدانه شده توسط بور(Boron)  ساختار دانه بندی بسیار ریزتری دارد.

شکل 1- مثالهایی از ساختار دانه بندی آلیاژ AlSi7Mg-T6. تصویر (a) ریزکردن دانه ها با TiB2 انجام شده است. تصویر (b) ریز کردن دانه ها با بور(Boron)  انجام شده است.

بهینه ترین ریزساختار زمانی است که خواص مکانیکی مطلوب تری بدست آید، یعنی زمانی که تنش تسلیم در شرایط یکسانی قرار دارد، UTS افزایش یابد. ولی بیشترین اثر این ریز شدن دانه ها را می توان بر روی داکتیلیته مشاهده کرد. دوبرابر شدن ازدیاد طول در مقایسه با آلیاژهایی که توسط TiB2 ریز دانه شده اند می تواند مزیت خوبی در بسیار از کاربردهای صنعتی باشد.

جدول (1) خواص مکانیکی و اندازه دانه ها را برای آلیاژ های مورد آزمایش نشان می دهد. تمامی داده ها مقادیر  متوسط هستند.

دومین مورد مهم حاصل از نتایح این تحقیق افزایش هدایت الکتریکی در نمونه های مورد آزمایش بود که کاملا مطابق انتظار از تاثیر بور  بر بهبود هدایت الکتریکی آلومینیوم و آلیاژهای آن می باشد . همانند هدایت الکتریکی، افزایش هدایت حرارتی در اثر استفاده از بور(Boron)  کاملا مشهود می باشد.

شکل 2- تاثیر استفاده از بور(Boron)  به عنوان ریز کننده دانه بر روی بهبود هدایت الکتریکی و حرارتی آلیاژ AlSi7Mg

به عنوان مثال شکل (2) نشان می دهد که تاثیر استفاده از بور(Boron)  به جای  TiB2 موجب افزایش 14% هدایت الکتریکی  در درجه حرارت معمول خواهد شد.

نتیجه گیری:

آنچنانکه پیش بینی می شد، افزودن بور(Boron)  به مذاب موجب بهبود قابل ملاحظه ای در هدایت الکتریکی می شود. علاوه بر آن حضور بور(Boron)  در مذاب موجب ریز شدن دانه ها خواهد شد. این اثر موجب بهینه شده ساختار و درنتیجه بهبود خواص مکانیکی خواهد شد. به ویژه افزایش بهبود قابل ملاحظه ازدیاد طول به همراه هدایت حرارتی خوب نوید مقاومت بالاتر در برابر خستگی حرارتی را می دهد. بنابراین برخی کاربرد های این گونه قطعات در موتورهای احتراقی و ترمز ها توسط این روش تولید عملکرد بهتری خواهند داشت.

 


اشتراک گذاری :

برچسب‌ها:, , , ,

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *