رسوب سختی
گردآورنده:
استاد راهنما:
بنام خدا
مقدمه
یکی از جنبه های مهم کاربرد مواد مهندسی در طراحی سازه ها ، ماشین آلات و تجهیزات استحکام آنهاست . به طور کلی استحکام به مفهوم مقاومت ماده در برابر تغییر شکل پلاستیک یا دائم می باشد . برای بالا بردن این پارامتر می توان از تکنیک های مثل عملیات حرارتی ، کارمکانیکی و … استفاده کرد.
فرآیند رسوب سختی در سال 1906 به وسیله Dr.A.Wilm آلمانی کشف گردید.
2
اصول رسوب سختی
برای سخت کردن یک آلیاژ آلومینیوم از طریق فرایند رسوب سختی ابتدا فلز را عملیات حرارتی می کنند
درجه حرارت مورد استفاده بستگی به ترکیب شیمیایی آلیاژ دارد
پس از حرارت دادن به درجه حرارت انحلال و نگه داشتن در آن درجه حرارت به مدت لازم آلیاژ را سریعا سرد می کنند
در این حالت محلول جامد فوق اشباع تشکیل می شود
قسمت بعدی فرآیند رسوب سختی پیر کردن است
3
نمودار شماتیک انجام مراحل رسوب سختی:
4
5
Quenchingسریع سرد کردن
آلیاژ آلومینیوم به سرعت به درجه حرارت پائینی سرد می شود تا این اجزاء در محلول باقی بمانند. معمولی ترین محیط های سرد کردن آلیاژهای آلومینیوم آب داغ و آب سرد است .
درجه حرارت آب زیر 29 درجه سانتی گراد نگه داشته می شود و اجازه افزایش بیش از 11 درجه سانتی گراد به آن داده نمی شود.
6
Ageing پیرسازی
آلیاژهای آلومینیوم قابل سخت شدن از طریق رسوب گیری در حالت سریع سرد شده ناپایدار هستند. در اثر پیر شدن، ذرات بسیار ریز میکروسکوپی تشکیل می گردند که به عنوان مانع در دانه ها و مرزدانه ها عمل می نمایند.
این ذرات بسیار ریز پخش شده در آلیاژ بقدری به آن استحکام می بخشند که آلیاژ می تواند بار بیشتری را تحمل کرده و تغییر فرم بیشتری را بدست آورد.
7
اثر عوامل مختلف بر روی رسوب سختی:
اثر زمان پیر سازی
8
اثر عملیات حرارتی رسوب سختی مجدد
9
اثر دمای پیر سازی
10
ترکیب شیمیایی
11
Effect of double agingپیرسازی مجدد
12
پیرسازی مجدد روی آلیاژ منیزیم-قلع-
زیرکونیوم
دمای 160 و 200 درجه سانتی گراد
13
سایر آلیاژهای رسوب سخت شونده
رسوبات غیرتعادلی در حین پیرسختی
در اکثر آلیاژها رسوبات به یکباره وشکل نهایی تشکبل نمی شوند.
به عنوان مثال آلیاژ AL-4%Cu
GP:درسال 1938،دو شخص به نام prestonوGuinier به طور جداگانه به وسیله پراش اشعهx این فازهای اشباع شده از Cuراتشخیص دادند.
کوهیرنت ودیسکی شکل
14
نمودار شماتیک که نشان دهنده انرژی آزاد کل آلیاژبرحسب زمان شکل 1-
مناطقGP
فاز
فاز θ'
فاز θ
θ"
ساختار های تشکیل شده به هنگام پیرشدن
𝛼 0 همان محلول جامد فرا اشباع اولیه است.
𝛼 1 ترکیب شیمیایی فاز زمینه درتعادل با مناطقGP بوده به همین ترتیب θ،θ‘،θ" درتعادل با فازهای زمینه با ترکیب شیمیایی 𝛼 2 ، ،𝛼 3 𝛼 4 است.
15
شکل2-نمودار فازی AL-Cuکه منطقه پایدار مانندGPوخطوط انحلال جامد θ‘ و θ" را نشان می دهد
رسوب گذاری
16
مناطقGP
این مناطق در دما های پایین تشکیل می شوندیعنی کمتر از 130 درجه سانتی گراد و با جدایش اتمهای مس در محلول جامد فوق اشباع آلیاژهای آلومینیوم مس بوجود می آیند.
فاز
در مراحل اولیه تشکیل فاز به نظر می رسد که مقدار مس کم است ولی با افزایش زمان پیر شدن هم مقدار مس و هم اندازه رسوب ها افزایش می یابد. وقتی که پیر شدن در دمای 130 تا 190 درجه سانتی گراد انجام شود فاز سختی آلیاژ آلومینیوم با 4 درصد مس را بیشتر افزایش می دهد .
فاز انتقالی
17
فاز θ‘
این فاز به صورت ناهمگن مخصوصا روی نابه جایی ها جوانه می زند.
فاز θ
این فاز دارای ساختار BCT بوده و وقتی که آلیاژ در شرایط فرا پیری شدید باشد بوجود می آید. θ با از بین رفتن فاز θ'بوجود می آید.
فاز انتقالی
18
جدول 1-خلاصه ای از تشکیل رسوبات میانی ونهایی درسیستمَAL-4%Cu
فاز انتقالی
19
شکل 3–نمودار انرژی آزاد مولی مربوط به سیستم ََََAL-Cu
تغییرات انرژی آزاد
20
شکل4-سختی برحسب زمان برای آلیاژهای مختلفAL-4%Cuدر الف 130 𝑜 𝐶 ب) 190 𝑜 𝐶
پیرسختی
21
منابع
1)آلیاژهای مهندسی-دکتر اکرامی ودکتر سید ریحانی-انتشارات دانشگاه شریف
2)آلومینیم-اردشیرطهماسبی-انتشارات آزاده
(3T.T. Sasaki, K.Oh-ishi T.Ohkubo and K.Hono, Enhanced age hardening response by the addition of Zn in Mg–Sn alloys, 2006
4) T.T. Sasaki, K. Oh-ishi, T. Ohkubo, K. Hono, Effect of double aging and microalloying on the age hardening behavior of a Mg–Sn–Zn alloy, 2011
22
با تشکر از توجه شما…
23