ورود به حساب ثبت نام جدید فراموشی کلمه عبور
برای ورود به حساب کاربری خود، نام کاربری و کلمه عبورتان را در زیر وارد کرده و روی “ ورود به حساب” کلیک کنید.





اگر فرم ثبت نام برای شما نمایش داده نمیشود، اینجا را کلیک کنید.









اگر فرم بازیابی کلمه عبور برای شما نمایش داده نمیشود، اینجا را کلیک کنید.





نمایش نتایج: از 1 به 6 از 6
  1. #1
    سینا شریفی
    مدیـــر تالار مهندسی متالورژی
    تاریخ عضویت
    2012/12/08
    نوشته ها
    1,445
    3,296
    3,218

    آلیاژ آلومینیم_سیلیسیم

    مقدمه

    آلياژهاي آلومينيوم حاوي سيليسيم به عنوان آلياژي اصل به علت سياليت زياد كه ناشي از وجود حجم نسبتا زياد Al-Si است. مهمترين آلياژهاي ريخته گري محسوب مي شود.مزاياي ديگر اين نوع آلياژ ريخته گري مقاومت خوردگي بالا و جوش پذيري خوب است و اينكه سيليسيم ضريب انبساط حرارتي را كاهش مي دهد در هر حال به علت وجود ذرات سخت سيليسيم در زير ساختار ماشين كاري اين آلياژ مشكل است.
    حلال يت سيليسيم در آلومينيوم در درجه حرارت محيط ناچيز و حدود 0.05% مي باشد. يوتكتيك بين محلول جامد آلومينيوم حاوي بيش از يك درصد سيليسيم خالص به عنوان فاز دوم تشكيل مي شود. تركيب دقيق يوتكتيك هنوز مورد شك و ترديد است ولي امروزه تقريبا تركيب Al-12/7% si به عنوان يوتكتيك قابل قبول است. انجماد آهسته يك آلياژ Al-Si خالص توليد ريزساختار بسيار درشت مي كند كه در آن يوتكتيك به صورت صفحات يا سوزني هاي بسيار بزرگ سيليسيم در يك زمينه ي پيوسته ي آلومينيومي تشكيل مي شود.
    خود يوتكتيك از شبكه هاي مجزا كه در آن ذرات سيليسيم ظاهرا بهم مرتبط شده اند تشكيل شده است. آلياژهاي داراي اين نوع يوتكتيك درشت به علت طبيعت ترد صفحات سيليسيم درشت داراي انعطاف پذيري پايين است . سريع سرد كردن آلياژ در هنگام ريخته گري در غالب دائمي اتفاق ميافتد كه به شدت ريز ساختار را ريز كرده و فاز سيليسيم به شكل الياف در امده كه در نتيجه آن انعطاف پذيري و استحكام كشش به مقدار بسيار زيادي بهبود مي يابد. يوتكتيك را ميتوان از طريق فرايند اصلاح كردن ريز نمود.

    1- ساختار دوتائي Al-Si :

    عملا نمي توان دو فلز پيدا كرد كه كاملا در يكديگر غير غابل حل باشند اما در بعضي موارد قابليت حل شدن به قدري محدود و ناچيز است كه در عمل آن را ناديده گرفته و به عنوان غير قابل حل منظور ميكنند.
    قانون رائولت بيان ميكند كه نقطه انجماد يك ماده خالص با افزايش يك ماده ديگر به شرطي پايين مي آيد كه ماده افزودني در ماده خالص در حالت مايع كاملا غير قابل باشد و مقدار كاهش دماي انجماد به وزن مولكولي ماده حل شدني بستگي دارد.
    اين نوع نمودار فاز را ميتوانيم از يك سري منحني هاي تبريدي به دست آوريم اما در اين حالت منحني ها رفتاري متفاوت از خود نشان ميدهند. منحني تبريدي دو فلز خالص Al-Si هر كدام يك خط افقي ساده در نقطه انجماد از خود نشان مي دهند، با كاهش پيدا كردن سيليسيم در آلومينيوم دماي شروع انجماد پايين مي آيد همچنيم با افزايش درصد آلومينيوم دماي انجمتد آلياژ كاهش مي يابد . نقطه يوتكتيك آلياژ Al-Si برابر 7/12 % مي باشد .

    در تركيب معين يوتكتيك Al-Si انجماد در يك نقطه ثابت اتفاق مي افتد گر چه انجماد يوتكتيك همانند يك فلز خالص است ولي آلياژ يوتكتيك يك آلياژ ذوب هم ارز نيست بلكه جامد حاصله داراي دو فاز است . در عمل آلياژهاي چپ نقطه يوتكتيك واقع شده اند هيپويوتكتيك و آلياژهاي سمت راست را هيپريوتكتيك مي نامند. چون نقطه يوتكتيك محل تلاقي خطوط مايع و جامد است ، در اين نقطه انجماد شروع مي شود و دما تا پايان انجماد ثابت مي ماند و با لاخره مايع به صورت دو فاز منجمد مي شود . اين دو فاز هميشه عبارتند از فازهاي كه در دو انتهاي خط دماي يوتكتيك واقع شده اند كه در اينجا فلز خالص آلومينيوم در فلز خالص سيليسيم است. فرض ميكنيم كه نخست مقدار اندكي از فلز آلومينيوم منجمد شود مقدار فلز سيليسيم در مايع از حد خود تجاوز ميكند يعني مايع از فلز سيليسيم غني تر مي گردد و از اين دو تركيب مايع اندكي به طرف راست تغيير مكان ميدهد براي اين كه تركيب مايع دوباره به حالت تعادل برسد مقداري از فلز سيليسيم منجمد ميگردد و اگر مقدار بيشتر سيليسيم منجمد شود تركيب مايع اندكي به ترف چپ تغيير مكان خواهد داد يعني مقدار آلومينيوم در مايع بيشتر خواهد شد بنابرين در دماي ثابت فلز خالص Al و Si به نوبت انجماد يافته و در نتيجه مخلوط بسيار ريزي را تشكيل ميدهند كه معمولا زير ميكروسكوب قابل رويت است .
    اين مخلوط ، مخلوط يوتكتيك ناميده ميشود . از آنجائي كه انجماد آلياژ يوتكتيك در دماي ثابتي رخ ميدهد بنابرين منحني تبريد آن همانند فلزات خالص و آلياژهاي ذوب هم ارز بوده ولي خود انجماد يوتكتيك غير هم ارز است زيرا تركيب فاز مايع با تركيب هر يك از فازهاي جامد متفاوت مي باشد.




  2. 1
  3. #2
    سینا شریفی
    مدیـــر تالار مهندسی متالورژی
    تاریخ عضویت
    2012/12/08
    نوشته ها
    1,445
    3,296
    3,218

    2_خواص مکانیکی:

    آلیاژهای دوتایی Al – Si تا ترکیب یوتکتیک انعطافپذیری خوبی دارند مشروط بر این که مقدار آهن محتوی که باعث تشکیل صفات درشت و ترد ترکیب می کند در حداقل مقدار ممکن کنترل شود. در این ارتباط افزودن منگنز مفید واقع میشود. اگر مقدار سیلیسیم محتوی کمتر از 8٪ باشد اصلاح ساختار جهت حصول انعطافپذیری قابل قبول لازم نیست، زیرا مقدار فاز اولیه آلومینیوم موجود نسبتا زیاد است. ترکیب یوتکتیک دارای سیالیت بالا و انقباض انجماد پایینی است و در تولید قطعات ریختهگری دیواره نازک مانند پوسته دیفرانسیل اتومبیل کاربرد اساسی ندارد مانند وسائل پخت و پز پوسته پمپ و برخی قطعات خاص اتومبیل از جمله مانیفولدی که با آب سرد می شود در ریختهگری ماسهای و قالب دائمی استفاده میگردد.
    وقتی که آلیاژهای ریختهگری آلومینیوم حاوی مقادیر قابل توجه سیلیسیم در دمای بالا قرار گیرد دراثر رسوب سیلیسیم از محلول جامد رشد ابعادی در آنها اتفاق می افتد.
    از طریق عملیات حرارتی در دمای 0 C 250-200 به مدت چندین ساعت قبل ازماشینکاری یا مصرف میتوان پایداری ابعادی حاصل کرد و برای قطعات ریختهگری که باید در دماهای 0 C 150 یا بالاتر مصرف شوند باید حالت T5 یا T7 به قطعه داد.
    گر چه آلیاژهای Al – Si به دلیل این که فاز آلومینیوم در سرد کردن سریع قابلیت فوق اشباع شدن با سیلیسیم را دارد در مقابل عملیات حرارتی از خود عکس العمل نشان می دهد، ولی با افزودن برخی از عناصر دیگر مانند مس و منیزیم مقاوم شدن بسیار زیادتری قابل حصول است. مس استحکام را افزایش میدهد و قابلیت ماشینکاری را بهبود میبخشد گر چه این امر با کاهش سیالیت انعطافپذیری و مقاومت خوردگی توام است. سالها است که آلیاژ Al – Si- Cu در دسترس بوده و یک حالت بهینه بین خواص مختلف حاصل شده است.
    ترکیب این آلیاژها اغلب در محدوده ٪5-/10-3 سیلیسیم و ٪5/4-5/1 مس قرار می گیرد از آلیاژهای پرسیلیسیم (مثلا Al -10 Si ) برای ریختهگری ماسهای یا قالب دائمی استفاده میشود. از طریق پیر کردن مصنوعی اغلب میتوان استحکام و قابلیت ماشینکاری برخی از این قطعات ریختهگری را افزایش داد. به طور کلی آلیاژهای Al – Si برای بسیاری از موارد مصرف دارند آلیاژهای ریختهگری نیز مانند آلیاژهای کارپذیر حاوی عناصر اضافی جزئی بیسموت و سرب هستند که خواص ماشینکاری را بهبود میبخشند.
    وقتی که خواص ویژهای مورد نیاز باشد ترکیبات پیچیدهتری نیز در دسترس بوده و قابل استفاده است. یک نمونه در این مورد آلیاژهای پیستون موتورهای احتراق داخلی است. مانند 332 A که در مخصوصا نیکل از طریق تشکیل ترکیبات بین فلزی که خستی پراکندگی ایجاد میکند باعث بهبود خواص دما بالای آلیاژ میگردد. مثال دیگر ترکیب بعد یوتکتیک مانند390 A است که برای ریختهگری در ماسه و قالبدائمی بدنه سیلندر تمام آلومینیوم اتومبیل استفاده میشود. در این ارتباط جهات اصلی برنامههای توسعهای تمایل برای حذف بوشهای چدنی به عنوان آسترهای سیلندرها است که در بسیاری از موتورهای تولید استفاده میشود. در این رابطه لازم است در زمینه یوتکتیک مقدار کافی ذرات سخت سیلیسیم اولیه جهت حصول مقاومت سایشی بالا در سیلندر در خلال مصرف آن به همراه توزیع کم ذرات طوری که از مشکلات جدی، ماشینکاری پرهیز شود وجود داشته باشد. همچنین اطمینان از ریز بودن Si اولیه مورد نظر است. در این مورد ٪03/0 -01/0 فسفر به آلیاژ اضافه می شود تا با Al واکنش کرده و ذرات ریز حل Atp که به عنوان هستهای که سیلیسیم بر روی آن تشکیل میشود عمل می کند.


    تحقیقات اخیر بر روی مکانیزم سایش در آلیاژهای ریختهگری آلومینیوم نشان داده شده است که در زیر سطح سایش و به موازات آن نورهای فشرده برشی ایجاد میشود. ممکن است ترک در امتداد این نوارهای برشی آغاز و ادامه یابد تا زمانی که یک لبه یا لایه نازک در بالای آن از سطح جدا شود. همچنین نشان داده شده است که فرایند سایش تحت تاثیر برخی مشخصههای ریز ساختاری خاص قرار می گیرد. ذرات سخت فازها یا ترکیبات بین فازی اولیه مانند سیلیسیم اولیه و یا حضور فاز اولیه که نسبتا نرم بوده و مسیرهای خوبی برای تغییر شکل و برش آسان را فراهم میکند. مثالهایی که در این زمینه می باشند این مشاهدات یک زمینه سخت می باشد. ترکیب نوعی برای آلیاژ HA 3 عبارت است از Mn 5/0- Mg 5/0- Ni 2- Cu 2- SI 14- Sr 5/0 استرانیسم به عنوان اصلاح کننده ادعا شده است که آلیاژ HA 3 ترکیب منحصر به فردی از خاص شامل قابلیت ماشینکاری استحکام بالائی بهبود یافته است.
    تعداد زیادی از قطعات ریخته شده در ماسه و قالبهای دائمی از آلیاژهای Al – Si-Mg مانند آلیاژ 356 ساخته میشوند. که در آنها مقدار نسبتا کمی منیزیم از طریق رسوب Mg2 Si در زمینه آلومینیوم پیر سختی قابل توجهی ایجاد میکند. برای مثال استحکام تسلیم این آلیاژ در حالت T6 بیش از دو برابر آن در آلیاژ دوتائی حاوی مقادیر مشابه Si است. به علاوه این آلیاژها مقاومت خوردگی عالی نیز نشان می دهند. این آلیاژها کاربر خاص در هواپیما و اتومبیل یافتهاند. یک نمونه جدید این موارد چرخهای سبک وزن اتومبیلهای مسابقهای است. طبیعت بحرانی بهری از این موارد منجر به مطالعاتی در ارتباط با روباط بین ریز ساختار و سختی گردید و برای برخی ترکیبات خاص عملیات حرارتی شده چقرمگی شکست تا حاصل شده است که به خوبی قابل مقایسه با مقادیر مورد انتظار آلیاژهای کارپذیر است. به این ترتیب به نظر می رسد که جایگزینی احتمالی برخی قطعات کارپذیر با این قطعات ریختگی نسبتا ارزان در آینده به اجرا درآید. نمونههایی از چنین تغییرات برای برخی اتصالات بحرانی هواپیما برای سازه موتور ریخته شده در ماسه وجود دارد.

  4. 1
  5. #3
    سینا شریفی
    مدیـــر تالار مهندسی متالورژی
    تاریخ عضویت
    2012/12/08
    نوشته ها
    1,445
    3,296
    3,218

    3- خواص ریخته گری:

    به علت سیالیت خیلی خوب و نقطه ذوب پایین این آلیاژ میتوان برای ریختهگری آن از انواع پروسههای ریختهگری مانند ریختهگری در ماسه، ریختهگری در قلب دائمی، ریختهگری در قالب تحت فشار محفظه سرد استفاده کرد و مذاب آلیاژ تحت نیروی ثقل به داخل قالبهای ماسهای ریختهگری میگردند. برای ساخت قالبها میتوان از انواع ماسههای طبیعی مورد استفاده در صنعت استفاده کرد. در قالبهای فلزی مورد استفاده در روش ریختهگری دائمی مذاب یا تحت نیروی ثقل و یا استفاده از هوا یا سایر گازهای تحت فشار کم به داخل قالب تزریق میگردد.
    از قالبهای چدنی و فولادی و در بعضی موارد برای بالا بردن سرعت سرد کردن از قالبهای مسی استفاده میشود ( سریع سرد کردن باعث ریز شده دانه میشود) در ریختهگری تحت فشار مذاب آلومینیوم با کمک یک پیستون هیدرولیکی با فشار زیاد به داخل قالب فولادی تزریق میشود.
    مساله اصلی در مورد قطعات ریختهگری انقباض نسبتا بالای بین 5/3-5/8 درصد است که در خلال انجماد صورت میگیرد. این انقباض باید در طراحی قالب در نظر گرفته شود تا دقت ابعادی لازم حاصل گردد و از مسائلی مانند ترک یا پارگی داغ، تنشهای باقیمانده و حفرههای انقباضی جلوگیری شود.

    استفاده از مبردهای فلزی در قالب برای افزایش نرخ انجماد میتواند خواص مکانیکی حاصل را افزایش بخشد برای ریختهگری این آلیاژها میتوان از قالبای سرامیکی در ریختهگری دقیق استفاده کرد.
    روشهای جدیدی New and Emerging Orocesses برای ریختهگری این آلیاژ طی سالهای گذشته ابداع شده است که این روشها باعث می شود در حین ریختهگری ما به خواص مطلوبتری از نظر دانهبندی برسیم. ریختهگری مذاب در سطح شیبدار، ریختهگری فشاری و ریختهگری همراه با امواج التراسونیک از این موارد هستند.
    سیالیت یکی از مشخصههای آلیاژ ذوب شده است که باعث ریختهگری و پر کردن قالب میشود. آلیاژها سیالیتهای متفاوتی از خود نشان میدهند که این مطلب به سیالیت ذاتی (خواص فیزیکی) فلز برمیگردد. بنا به سیالیتهای متفاوت آلیاژها از روشهای مختلف ریختهگری استفاده میشود. موضوع سیالیت باعث میشود که گفته شود بعضی از آلیاژها قابلیت ریختهگری بهتری دارند. آلیاژ Al – Si از سیالیت بسیاری خوبی برخوردار است و به همین دلیل میتوان روشهای مختلف ریختهگری برای تولید قطعات استفاده کرد. این قابلیت باعث شده است که از آن به فراوانی برای تولید سیلندرهای اتومبیل و پوسته دیفرانسیل و گیربکسها استفاده شود. از این آلیاژ برای تولید قطعات نازک بسیار استفاده می شود.

  6. 1
  7. #4
    سینا شریفی
    مدیـــر تالار مهندسی متالورژی
    تاریخ عضویت
    2012/12/08
    نوشته ها
    1,445
    3,296
    3,218
    1_3 سیالیت (Fluidity)

    از طریق مشاهدات در ریختهگری نتیجه گردیده است که هنگام پر کردن قالب با یک طرح معین که قسمتهای نازک نیز وجود دارد و تمام پارامترهای دیگر ثابت منظور شده بعضی از آلیاژها قادر به پر کردن قالب هستند و برخی دیگر این قابلیت را ندارند. چنین پدیدهای از ریختهگران سیالیت معنی کردهاند و در بعضی موارد جهت اشتباه با سیالیت مورد نظر در علوم هیدرولیک به سیالیت ریختهگری تعبیر شده است.

    سیالیت به دو فاکتور اصلی وابسته است:
    1- سیالیت ذاتی فلز (پارامترهای شیمی فیزکی)
    2- روش ریختهگری

    خواص فوق اگر چه بر روی سیالیت بیشترین تاثیر را دارند ولی موارد دیگری از جمله: کشش سطحی مذاب، اکسیدهای فیلم سطحی، ناخالصیها، حالت انجماد ، دمای ذوبریزی، مواد قالب و تنش سطحی مذاب نیز از عوامل مهمی بر سیالیت هستند. بعضی از این عوامل ذکر شده در زیر تشریح شدهاند.
    درجه حرارت: درجه حرارت مذاب یکی از مهمترین عوامل در پرشان قالب می باشد. آزمایشات نشان داده است که سیالیت ارتباط مستقیمی با درجه حرارت دارد. هر چه فوق ذوب بالا رود میزان سیالیت نیز بالا می رود البته باید در نظر داشت که بالا بردن بیش از حد فوق ذوب مشکلات مختلفی را در پی دارد.
    ترکیب: ترکیب شیمیایی یکی دیگر از عوامل موثر بر سیالیت می باشد، معمولا فلزات خالص و آلیاژهای یوتکتیک دارای سیالیت بیشتری هستند و آلیاژهای محلول به خصوص آنهایی که دامنه انجماد طولانیتری دارند از نظر سیالیت ضعیفتر هستند به طوری که میتوان رابطه معکوس سیالیت و فاصله انجماد را مطرح نمود. ترکیباتی که به خوبی در هم محلول نیستند باعث پایین آمدن میزان سیالیت میشوند.
    انجماد : نوع انجماد ( خمیری یا پوستهای) بر سیالیت اثرگذار است. در حالت پوستهای در موقع انجماد کانال کاملا بسته نشده است و امکان پر شدن قالب وجود دارد. در صورتی که در حالت انجماد خمیری با اولین تاثیر انجماد سیالیت به طور فاحشی کاهش می یابد. سرعت انتقال حرارت مذاب و قالب و گرمای نهانگداز نیز در سیالیت نقش دارند.
    اکسیدهای فیلم Al2O3 : اکسیدهای فیلم سطحی Al2O3 باعث افزایش تنش سطحی مذاب میگردد و باعث کاهش سیالیت میشود.
    مواد قالب: هر چند سیالیت مذاب را بایستی از تاثیر قالب بر کنار نمود ولی تاثیر مواد قالب در چگونگی پر شدن آن خالی از اهمیت نسبت از این رو قالب یا از طریق هدایت حرارتی و یا از طریق تقلیل و تغییر سرعت جریان در سیالیت اهمیت پیدا میکند.
    سرعت سرد شدن نسبت به درجه حرارت معمولا به وسیله قابلیت نفوذ حرارت در قالب تعیین میگردد. اصطکاک مذاب با دیواره و سطح قالب که باعث تقلیل انرژی مذاب میگردد تاثیر سطح قالب را مشخص میکند و از این رو چگونگی ساخت قالب از نظر صافی سطوح و همچنین شکل محفظه قالب جز عوامل موثر در پر شدن قالب است در حالی که درجه حرارت قالب را نیز بایستی جز عوامل موثر منظور نمود .



    2_3 اندازهگیری سیالیت

    از آن جا که سیالیت را نمیتوان جز یکی از خواص فیزیکی دانست از این رو آزمایشات مختلف برای تعیین سیالیت بر مبنای مقایسه و بیشتر بر اساس لوازم و موادی است که در هر کارگاه به کار میرود. در شرایط ثابت میتوان با تعیین اندازه طول یا سطح نمونههای پر شده توسط مذاب واحدی برای سیالیت تعیین نمود. آزمایشات اولیه سیالیت توسط Krynitsky , Clark انجام پذیرفت که مستقیما مذاب را در یک کانال افقی وارد میگردند و سپس این آزمایش جهت تقلیل طول کانال به سیستم مارپیچ Spiral درآمد که هنوز هم در صنعت مورد استفاده قرار میگیرد. در حالت کلی نوع آزمایش و تعیین ابعاد به تجربه و نوع متغیرهای مختلف بستگی دارد.

  8. 2
  9. #5
    سینا شریفی
    مدیـــر تالار مهندسی متالورژی
    تاریخ عضویت
    2012/12/08
    نوشته ها
    1,445
    3,296
    3,218
    آلياژهاي دو تايي Al – Si:

    آلياژهاي دو تايي هيپويوتكتيك Al-Si به شرط كنترل درصد آهن جهت به حداقل رساندن امكان تشكيل فاز ترد B-ALF, Si از شكلپذيري خوبي برخوردار هستتند در اين رابطه افزون منگنر به آلياژ به دليل كمك به تشكيل فاز ظريف AlF-Si و ايجاد مورفولوژي معروف به حروف چنين مفيد خواهد بود.

    اگر ميزان سيلسيوم آلياژ كمتر از 8% باشد براي دستيابي به شكلپذيري عامل قبول به عمليات بهسازي نيازي نيست زيرا كه درصد فاز آلومينيوم اوليه در ساختار نسبتاً بالاست. آلياژهاي با تركيب يوتكتيك كه داراي يساليت بالا و انقباض كم در حين انجام ميباشند به طور خاص در ساخت قطعات ريختگي نازك كاربر دارند. اين آلياژهاي براي ريختهگري در قالب عمري ماسهاي و دائمي كه در آن استحكام نقش تعيينكننده ندارد مورد استفاده واقع ميشوند.
    به عناون مثال ميتوان لوازم آشپزخانه پوسته پمپ و بعضي قطعات اتومبيل مثل مالنيفولدهاي آبگرد را نام برد. هنگامي كه آلياژهاي ريختگي محتوي مقادير قابل ملاحظه از سيلسيم تحت دماهاي بالا قرار ميگيرند. به خاطر رسوب سيلسيم از محلول جامد در معرض رشد و تغيير ابعاد واقع ميگردند. پايداري ابعادي را ميتوان بوسيله گرم كرن قطعه براي به دست چندين ساعت در محدودهي دماي 200 تا C 500 قبل از ماشينكاري يا استفادهي بعدي، بدست آورد.
    قطعاتي كه در دماهاي بالاتر به كار ميروند بايستي تحت عمليات حرارتي نوع T5 يا T7 قرار گيرند.

  10. 1
  11. #6
    سینا شریفی
    مدیـــر تالار مهندسی متالورژی
    تاریخ عضویت
    2012/12/08
    نوشته ها
    1,445
    3,296
    3,218

    بررسی انجماد جهت دار آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیم

    انجماد

    هدف اصلی در ریخته گری، انجماد فلز یا آلیاژ در داخل قالب است. در حالی که زمان انجماد نسبت به دیگر بخش های اصلی در ریخته گری نسبتاً کوتاه است، ولی مهم ترین پدیده ای است که می تواند ساختار درونی و خواص فیزیکی و مکانیکی قطعه را با توجه به مجموعه عملیات کیفی مذاب تعیین کند. انجماد به اختصار استحاله و تغییر ساختار مایع به جامد تعریف شده است و از این رو نوعی تبدیل و یا تحویل ساختاری محسوب می شود که بر اساس کلیه تغییرات فیزیکی، ترمودینامیکی و متالورژیکی مستلزم نگرشی همه جانبه بر سه بخش است.

    الف- تبلور:
    جوانه زنی یا تشکیل هسته جامد از فلز مایع که عبارتست از تحول ساختاری مجموعه یا مجموعه هایی از اتم های مایع به جامد.

    ب- رشد:
    عبارتست از افزایش تدریجی اتم ها از حالت مایع بر روی سطوح بلوری موجود.

    پ- شرایط :
    در هر صورت مستلزم مطالعه شرایط تعادلی و غیر تعادلی و تأثیر شرایط غیر تعادلی در چگونگی انجماد و قسمت های تبلور و رشد است.

    هر یک از بخش های سه گانه فوق (که عملاً تفکیک بین آنها توجیه پذیر نیست) بر ساختار دانه ای، ساختار ترکیبی و فازی و به طور کلی بر ساختار ریختگی«as cast structure» که شامل ناهمگنی های دیگر نظیر مک های گازی، انقباضی و آخال نیز می باشد تأثیر کرده، خواص نهایی قطعه را تعیین می نماید. از طرف دیگر بر اساس مطالعات متعدد و متنوع تأثیر ساختار ریختگی بر عملیات بعدی قطعات نظیر ساختار حرارتی«as heat treated structure» و یا ساختار نوردی «as wrought structure» قابل ملاحظه می باشد. با توجه به مطالب فوق، مطالعه و بررسی انجماد که دامنه وسیعی از علوم را در بر می گیرد.
    به عنوان ضرورت اولیه در ریخته گری مطرح می شود تا با تکیه بر مبانی علمی و با توجه به مشخصات فیزیکی و گرمایی آلیاژ مذاب، مجموعه عملیات کیفی، مشخصات گرمایی، شیمیایی و مکانیکی قالب، بتوان روند انجماد و خواص نهایی محصول را پیش بینی نمود و آن را بهبود بخشید.

    برای انجماد تعاریف متفاوتی به عمل آمده است که دو تعریف زیر را می توان به عنوان سرآغازی برای ورود در مبحث انجماد، انتخاب و توجیه نمود.
    1- انجماد عبارتست از تشکیل هسته های یکنواخت و طبیعی از ساختار مایع و رشد تدریجی آنها که در هر حال شرایط غیر تعادلی نیز بر آن حاکم است.
    در تعریف فوق، موضوع تبلور و تشکیل هسته های یکنواخت و طبیعی از مایع، با آنکه تحقیقات وسیعی را به خود اختصاص داده است، هنوز به طور جامع و همه جانبه مورد اتفاق نظر قرار نگرفته است.
    2- انجماد عبارتست از رشد تدریجی بلورها با افزایش اتم از حالت مایع بر روی سطوح آنها که در زمانی معین بر آن افزوده شده و یا آنرا ترک می کنند و در هر حال تحت تأثیر شرایط غیر تعادلی نیز قرار می گیرند.

    در این تعریف با توجه به پذیرش هسته های جامد، توضیح و تشریح انجماد با سهولت بیشتری انجام می شود، زیرا در اولین لحظه ای که سیستم در آغاز تغییر حالت واقع شود، فصل مشترکی پایدار بین دو مجموعه اتمی ایجاد خواهد شد که می توان انجماد را با افزایش و حرکت تدریجی اتم های مایع از سطوح انرژی بالاتر به سطح انرژی پایین تر توجیه و تعریف نمود.
    در مباحث مربوط به ریخته گری و در شرایط صنعتی، به دلیل وجود هسته های جامد، موضوع تبلور و جوانه زنی از اهمیت کمتری برخوردار شده و تعریف دوم با نگرشی بر فعال شدن هسته ها (هسته های غیر یکنواخت «Heterogenous nucleation» وسعت عملی بیشتری پیدا می نماید.
    در حالی که از نظر علمی تبلور و تشکیل هسته های یکنواخت از مایع (هسته های یکنواخت «Homogenous nucleation»)، مشمول نظریه های گوناگون بوده و توجیه ترمودینامیکی آن مستلزم مطالعات مقدماتی وسیع و توضیحات کیفی و علمی است. با این وجود و با توجه به تأثیر تبلور در ساختار قطعات ریختگی در هر دو مورد باید اطلاعات کافی به عمل آید.

    مکانیزم انجماد در ابتدا توسط «Tammann» بیان گردید:
    «که انجماد فقط یک تغییر شکل فازی است».
    در هنگام سرد شدن، فلز مایع مقداری انرژی از دست می دهد که در نتیجه نسبت به حالت جامد در مجموعه ناپایدارتر قرار می گیرد، در چنین حالتی، کاهش فاصله بین اتمی، کاهش ارتعاشات اتمی و افزایش نیروهای بین اتمی، موجب می شود که سرعت حرکت مستقل دو اتم همسایه نسبت به هم کاهش یافته و در نتیجه حالت پایداری با نام ساختار جامد تشکیل شود. نظریه های دیگر مبنی بر کاهش انرژی داخلی (به دلیل آزاد شدن گرمای نهان گداز) و هم چنین کاهش انتروپی و درجه حرارت است، که مجموعاً انرژی آزاد در سیستم مایع را با کاهش درجه حرارت، افزایش داده و در نتیجه تغییر حالت آنها از نظم کم دامنه به نظم پر دامنه را ایجاب می نماید.

    نظریه های مربوط به محاسبات تغییرات انرژی آزاد و اندازه های هسته، عموماً یکی از مشخصات تغییر حالت مایع به جامد بیان را کرده است. در هر کدام از مجموع نظریه های ابراز شده، موضوع وجود یا عدم وجود فصل مشترک، موجب تناقضات مختلف در بیان تبلور می شود. زیرا اگر نوعی تحول (تشکیل ساختار جامد) و یا تبدیل تدریجهی (رشد) در انجماد اتفاق افتد، ناگزیر باید فصل مشترک کافی برای انجام چنان تبدیل یا تحولی موجود باشد، از طرف دیگر قبول فصل مشترک به مفهوم پذیرش وجود هسته های اولیه است که توجیه تبلور و جوانه زنی را به مطالعات و بررسی های دیگر نیازمند می نماید. اولین مشکل در بیان فوق آن است که اگر فصل مشترکی وجود ندارد، لذا هیچ منطقه ای با سطح انرژی متفاوت وجود نداشته در نتیجه تغییر حالت از مایع به ساختار دیگر، مفهوم نخواهد داشت.
    می دانیم که در هر مجموعه اتمی، تعدادی اتم وجود دارد در سطح انرژی بالاتری نسبت به میانگین انرژی سیستم قرار دارند.

    که در آن «N» تعداد دفعاتی است که در یک ثانیه یک اتم مشمول انرژی مازاد می گردد و «NQ» نیز تعداد اتم با انرژی مازاد است. با کاهش درجه حرارت، اتم های با سطح انرژی بالاتر دارای سرعت کمتری شده و تعدادی از آنها در کنار هم قرار گرفته و نوعی خوشه «Cluster» در میان مجموعه مذاب تشکیل می دهند، با کاهش بیشتر درجه حرارت، اندازه هر خوشه بزرگتر شده و در یک اندازه معین در حالتی قرار می گیرد که می تواند نوعی فصل مشترک حرارتی ناپایدار با مذاب ایجاد نماید. اتم هایی که در چنین حالتی قرار می گیرند به تدریج از درجه پایداری بیشتری برخوردار شده و تخمک «embryo» نامیده می شوند.
    تخمک ها حالتی شبه بلور داشته و درجه نظم پر دامنه تری نسبت به مایع دارند، با بزرگ شدن تخمک ها و افزایش انرژی آزاد درون آنها، ناگزیر اتم ها در درون خود به حالتی که سطح انرژی را کاهش دهد، استحاله می یابند که در این حال آنرا جوانه و یا هسته «nuclei» می نامند. چنین تغییر حالتی با وجود فصل مشترک حرارتی توجیه شده و در نهایت به فصل مشترک هندسی (که خود نیز نوعی فصل مشترک حرارتی است) تبدیل می شود. بدیهی است اندازه تخمک و تعداد آن در هر شرایطی، اندازه و تعداد هسته های اولیه را، تعیین می کند و از این رو در کتاب های مختلف، موضوع انجماد از طریق اندازه تخمک و یا اندازه هسته مورد مطالعه قرار گرفته است که در هر دو صورت توجیهی برای تبلور از مایع و اندازه هسته و در نهایت اندازه دانه محسوب می شود.


    مادون انجماد
    هر روشی که برای توجیه و بیان تبلور از فاز مایع به کار رود، مستلزم تشریح دقیق پایداری مجازی مایع در دماهای زیر نقطه ذوب می باشد که مباحق مربوط به مادون انجماد «فوق تبرید» را در بر می گیرد. هر فلز دارای نقطه ذوبی است [«Tg» یا «Tm»] که جامد و مایع با هم در حال تعادل بوده و بالاتر و یا پایین تر از آن نقطه به ترتیب جامد یا مایع پایدار نیستند. با تجربه ثابت شده است که یک مایع را می توان در دماهای بسیار پایین تر از نقطه ذوب تعادلی خود پایدار نگاه داشت، به طور مثال نیکل و یا آلومینیم را می توان در تحت شرایط مناسب تا 250 و 150 درجه سانتی گراد پائین تر از نقطه ذوب آنها برای زمان نامحدود به صورت مذاب نگهداری نمود. بدیهی است در چنین شرایطی ذرات جامد در مذاب حضور نداشته و مذاب در شرایط پایداری مجازی «metastabe» قرار دارد. پایداری مجازی مذاب در دماهای زیر نقطه ذوب در تحت شرایط مادون انجماد «supper cooling = undrcooling» انجام می گیرد.
    در هر درجه حرارت پائین تر از دمای ذوب، انرژی آزاد سیستم جامد کمتر از مایع است، که از نظر ترمودینامیکی تعریف و اثبات شده و از این رو تغییر و تبدیل مایع به جامد در دماهای پائین تر از دمای تعادلی، تغییراتی طبیعی است.
    ویرایش توسط سینا شریفی : 2013/04/11 در ساعت 13:10

  12. 1
نمایش نتایج: از 1 به 6 از 6

اطلاعات موضوع

کاربرانی که در حال مشاهده این موضوع هستند

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)

کلمات کلیدی این موضوع

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •