منابع پایان نامه درباره مکان کنترل، رسوب گذاری، توزیع شده

و زمان 1 ساعت (نمونه D) را در دو بزرگنمایی x200(الف) و x500 (ب) نشان می دهد. تصویر SEM نیز وجود رسوب خاصی را نشان نمی دهد، زمینه همچنان آستنیتی و ناخالصی‌های اکسیدی یا محل کنده شدن آنها دیده می‌شود (شکل 31-4).
شکل 30-4 تصویر متالوگرافی نمونهD: الف)x200 و ب)x500 و ج)تصویر SEM.
پس بنابراین به نظر می رسد که در دمای oC500 زمان 1 ساعت برای تشکیل رسوب کافی نبوده است. شکل 31-4 نمودار تنش کرنش نمونه D را نشان می دهد که شباهت زیادی به نمونه A دارد.
شکل 31-4 نمودار تنش کرنش نمونه D.
کرنش نمونه D در مقایسه با نمونه A اندکی کاهش یافته است که به نظر می رسد علت آن افزایش فوق اشباعی زمینه از نیکل باشد زیرا دما افزایش پیدا کرده است و رسوبات بیشتری در زمینه حل شده اند.
شکل 32-4 تصویر متالوگرافی نمونه عملیات حرارتی شده در دمای oC 500 و زمان 8 ساعت (نمونه E) را در دو بزرگنمایی x200(الف) و x500 (ب) نشان می دهد. تصاویر میکروسکوپ نوری، رسوب خاصی را در تصویر نشان نمی دهد. اما در شکل ج32-4 ملاحظه می کنید که بر خلاف تصاویر (الف) و (ب)، رسوبات ریز Ni4Ti3 در تصویر SEM مشخص هستند که در داخل دانه، با اندازه کوچک توزیع شده اند.
شکل 32-4 تصویر متالوگرافی نمونهE: الف)x200 و ب)x500 و ج)تصویر SEM.
شکل 33-4 نمودار تنش کرنش نمونه E را نشان می دهد.
شکل 33-4 نمودار تنش کرنش نمونه E.
در این حالت ملاحظه می شود که افزایش زمان باعث بهبود کمی در استحکام نهایی شده است. علت افزایش استحکام و کرنش می تواند مربوط به پیدایش رسوبات ریز و همسیمای Ni4Ti3 باشد که در تصویر ج32-4 مشخص هستند.
شکل 34-4 تصویر متالوگرافی نمونه عملیات حرارتی شده در دمای oC 500 و زمان 16 ساعت (نمونه F) را در بزرگنمایی x200(الف) نشان می دهد. هدف از افزایش زمان، رسیدن به ساختار یکنواخت تر از رسوبات، ترجیحاً رسوبات Ni4Ti3 است. طبق دیاگرام 20-4 با افزایش زمان کسر حجمی بیشتری از رسوبات حاصل خواهد شد. تصویر SEM رسوبات ریز Ni4Ti3 را در ساختار نشان می دهد. به نظر می رسد که تنها رسوب ساختار، رسوب Ni4Ti3 است که در شکل (ج)33-4 مشخص است.
شکل 34-4 تصویر متالوگرافی نمونهF: الف)x200 و ب) تصویر SEM.
منحنی تنش کرنش نمونه F در شکل 35-4 رسم شده است.
شکل 35-4 نمودار تنش کرنش نمونه F.
در این شکل دیده می شود که در مقایسه با زمان 8 ساعت، کرنش نمونه افزایش داشته است و استحکام تغییر محسوسی پیدا نکرده است. به نظر می رسد ساختار یک دستی از رسوبات ریز Ni4Ti3 حاصل شده است(شکل ج32-4) و همچنین کاهش کسر حجمی رسوبات ترد کننده مانند Ni3Ti2 باعث افزایش داکتیلیته و کرنش شده است.
شکل36-4 تصویر متالوگرافی نمونه عملیات حرارتی شده در دمای oC 600 و زمان 1 ساعت (نمونه H) را در دو بزرگنمایی x200(الف) و x500 (ب) نشان می دهد. در این حالت نیز مشابه نمونه F در تصویر متالوگرافی رسوبات مشخص نیستند یعنی اندازه رسوبات به اندازه ای کوچک است که در تصویر میکروسکوپ نوری دیده نمی شود. در شکل (ج)36-4 تصویر SEM نمونه F نشان داده شده است که رسوبات ریز Ni4Ti3 در آن مشخص هستند.
شکل 36-4 تصویر ریزساختاری نمونهH: الف)x200 و ب)x500 و ج)تصویر SEM.
منحنی تنش کرنش نمونه H در شکل 37-4 رسم شده است.
شکل 37-4 نمودار تنش کرنش نمونه H.
در ادامه عملیات حرارتی در دمای oC 600 ، زمان های 8 ساعت و 16 ساعت نیز مورد بررسی قرار می گیرد. شکل38-4 تصویر متالوگرافی نمونه عملیات حرارتی شده در دمای oC 600 و زمان 8 ساعت (نمونه I) را در دو بزرگنمایی x200(الف) و x500 (ب) نشان می دهد. در شکل (ج)38-4 تصویر SEM نمونه I نشان داده شده است که در این حالت به دلیل افزایش زمان، رسوبات Ni4Ti3 رشد کرده اند و به صورت تیغه های درشت عدسی شکل در تصویر مشخص هستند.
علت اینکه در این نمونه ها منطقه پلاتو افقی دیده نمی شود و در مقابل شیب مثبت دارد این است که رسوباتی که در این آلیاژها وجود دارند در مقابل استحاله توام با تنش مقاومت می کنند و در نتیجه تنش های بالاتری نیاز است تا استحاله کامل شود[22].
شکل 38-4 تصویر متالوگرافی نمونهI: الف)x200 و ب)x500 و ج)تصویر SEM.
منحنی تنش کرنش نمونه I در شکل 39-4 رسم شده است.
شکل 39-4 نمودار تنش کرنش نمونه I.
آخرین عملیات حرارتی در دمای oC 600 و زمان 16 ساعت انجام گرفت. شکل40-4 تصویر متالوگرافی این نمونه را (نمونه J) را در دو بزرگنمایی x200(الف) و x500 (ب) نشان می دهد. در شکل (ج)40-4 نیز تصویر SEM نمونه J نشان داده شده است. در این حالت تقریباً تمام ساختار از رسوبات درشت Ni4Ti3 تشکیل شده است که این رسوبات به صورت تیغه های عدسی شکل در تصویر مشخص هستند.
شکل 40-4 تصویر متالوگرافی نمونهJ: الف)x200 و ب)x500 و ج)تصویر SEM.
منحنی تنش کرنش نمونه J در شکل 41-4 رسم شده است.
شکل 41-4 نمودار تنش کرنش نمونه j.
برای بررسی بهتر نتایج بهدست آمده از تست کشش درصدهای متفاوت نیکل در آلیاژ نایتینول، مقادیر استحکام نهایی، کرنش تا شکست، انرژی جذب شده تا شکست و مدول یانگ در جدول 3-4 ارائه شده است. لازم به ذکر است نتایج ارائه شده در این جدول میانگین اعداد بهدست آمده از
آزمایشهای انجام شده میباشد.
جدول3-4 نتایج خواص مکانیکی استخراج شده از نمودارهای تنش – کرنش.
در شکل 42-4 منحنی مدول یانگ بر حسب تغییر دمای پیرسازی در زمان ثابت یک ساعت رسم شده است. ملاحظه می شود که با افزایش دما مدول یانگ تغییر چندانی نکرده است زیرا اصولاً این مدول نسبت به تغییرات ریزساختاری حساس نیست و بیشتر متاثر از نیروهای بین اتمی است[7]. مشابه این منحنی را در دمای ثابت و بر حسب تغییر زمان پیرسازی نیز می توان رسم کرد که در این حالت نیز مدول یانگ تغییر چندانی نشان نمی دهد. این منحنی به دلیل مشابه بودن با شکل 42-4 رسم نشده است.
شکل 42-4 مدول یانگ بر حسب دمای پیرسازی.
شکل 43-4 منحنی تغییرات انرژی جذب شده تا شکست را برای دو دمای 500 و oC600 بر حسب زمان پیرسازی نشان می دهد. در مورد دمای oC500 ملاحظه می شود که با افزایش زمان، انرژی جذب شده افزایش یافته است یعنی چقرمگی نمونه و کرنش موثر نمونه افزایش یافته است. علت این موضوع می تواند مربوط به رشد رسوبات Ni4Ti3 در این دما، با افزایش زمان باشد.
شکل 43-4 منحنی تغییرات انرژی جذب شده تا شکست برای دو دمای 500 و oC600.
اما در دمای oC600 با افزایش زمان یک روند افزایش کاهشی ملاحظه گردید. در این حالت به نظر می رسد چون دما به محدوده تشکیل رسوبات Ni3Ti2 رسیده است، افزایش زمان کسر حجمی این رسوبات را افزایش می دهد و ساختار به سمت ترد شده حرکت می کند.
5-4 سختی
پس از عملیات حرارتی، تست سختی بر روی نمونه ها انجام شد. این تست بر روی هر نمونه در سه نقطه و مطابق استاندارد سختی سنجیASTM E18-05e1 صورت گرفت. جدول 4-4 نتایج سختی را برای نمونه ها نشان می دهد.
جدول 4-4 نتایج سختی نمونه های عملیات حرارتی شده
شرایط نمونه
(oCوساعت)
سختی (HRC)
AR
4/53
400وh1
9/47
400وh8
46
400وh1+ST
9/51
500وh1
5/46
500وh8
4/42
500وh16
3/40
600وh1
8/47
600وh8
5/40
600وh16
8/38
700وh1
9/46
700وh8
3/34
700وh1+ST
1/38
700وh8+ST
38
شکل 44-4 تغییرات سختی را در دمای ثابت oC600 نشان می دهد. ملاحظه می کنید که با افزایش زمان عملیات حرارتی پیرسازی، سختی کاهش یافته است. علت این موضوع می تواند این باشد که با افزایش زمان، فرصت کافی برای رسوب دهی بیشتر فراهم می شود و سختی نمونه به دلیل کاهش فوق اشباعی زمینه از نیکل کاهش می یابد. در شکل 45-4 منحنی تغییرات سختی در زمان ثابت 1 ساعت و برای دماهای مختلف رسم شده است.
شکل 44-4 تغییرات سختی در دمای ثابت oC600.
شکل45-4 تغییرات سختی در زمان ثابت 1 ساعت و 8 ساعت.
در شکل 45-4 ملاحظه می کنید که در زمان ثابت 1 ساعت، سختی با افزایش دما تغییر محسوسی نکرده است. ولی این تغییرات در زمان ثابت 8 ساعت بیشتر بوده است. بنابراین به نظر می رسد که اثر افزایش زمان بیشتر از اثر افزایش دما بوده است. یعنی یک حداقل زمانی لازم است تا تاثیر دما خود را نشان دهد. همچنین در تمام نمونه هایی که قبل از پیرسازی تحت عملیات محلولی قرار گرفته اند، سختی بالاتری نسبت به نمونه مشابه که عملیات محلولی ندارد، دیده می شود.
با افزایش دمای پیرسازی به ºC600، ذرات موجود در زمینه آستنیتی درشت می‌شوند. با توجه به آنکه نفوذ نیکل در آلیاژهای نایتینول برای تشکیل فازهای رسوبی کند است، نمی‌توان دمای مشخصی را به عنوان مرز تشکیل رسوبات بسیار غنی از نیکل Ni3Ti و رسوب گذاری Ni4Ti3 و Ni3Ti2 تعیین کرد. از آنجا که در دماهای کمتر از ºC600 فاز تعادلی Ni3Ti رسوب نمی‌کند می‌توان این دما را به عنوان مرز تشکیل رسوبات Ni4Ti3 و Ni3Ti2 قرار داد. در دماهای کمتر از ‌ºC600 این فازها همسیمایی خوبی با زمینه دارند[22و32]. بنابراین در دمای ‌ºC500 و زمان 16 ساعت استحکام مناسب همزمان با داکتیلیته و درصد کرنش مناسب دیده می شود. وجود میدان‌های کرنشی در حول رسوبات موجب سخت‌تر و مستحکم‌تر شدن زمینه می‌گردد. با درشت‌تر شدن این رسوبات که در دماهای بالا رخ می‌دهد هم سیمایی از بین می‌رود و افت خواص و سختی قابل مشاهده است.
فصل پنجم
نتیجه گیری و پیشنهادات
با توجه به نتایج بدست آمده، به نظر می رسد دمای oC1100 و زمان 4 ساعت، توزیع رسوب یکنواختی را ایجاد می کند و می تواند شرایط مناسبی برای همگن سازی باشد.
سرد شدن با سرعت کم به عنوان مثال سرد شدن در کوره، باعث ایجاد رسوبات Ni4Ti3 با دو مورفولوژی متفاوت می شود که می تواند دمای استحاله مارتنزیتی را افزایش دهد.
در نمونه های سرد شده در کوره، ذرات پراکنده Ni4Ti3 به عنوان مکان های فعال برای جوانه زنی فاز مارتنزیت عمل می کنند. با افزایش زمان همگن سازی، مکان های جوانه زنی رسوبات Ni4Ti3 که همان میدان های تنشی رسوبات درون دانهای هستند، کاهش می یابد و در نتیجه چگالی این رسوبات کم می شود و در نهایت استحاله مارتنزیتی در دمای پایین تری اتفاق می افتد. ضمن اینکه تشکیل این رسوبات باعث کاهش غلظت نیکل زمینه می شود که هر چه غلظت نیکل زمینه کمتر باشد، دمای استحاله فازی مارتنزیتی افزایش می یابد.
در آلیاژهای نیکل تیتانیم غنی از نیکل که پیرسختی می شوند، مقدار نیکل زمینه در دماهای بالاتر و زمان های بالاتر کاهش می یابد که در این حالت نیکل اضافه به صورت رسوبات غنی از نیکل مانند Ni3Ti و Ni3Ti2 و Ni4Ti3 ظاهر می شود. بنابراین امکان کنترل دماهای استحاله فراهم می شود. ضمن اینکه زمان و دمای پیرسازی اندازه و نحوه توزیع رسوبات Ni4Ti3 را کنترل می کند که تاثیر مستقیم بر کرنش موثر نمونه دارد.
با توجه به نتایج بدست آمده، در دمای oC1100 و زمان 1 ساعت حلسازی رسوب بهتر انجام شده است.
در حالت کلی سختی نمونه های عملیات محلولی شده از سختی نمونه های سرد شده در هوا و در کوره بیشتر است که علت آن فوق اشباع بودن زمینه از نیکل است.
در حالت کلی، عملیات محلولی در آلیاژ نیکل تیتانیم غنی از نیکل، تاثیری برروی استحکام نداشته است و از طرف دیگر در مواردی داکتیلیته را کاهش داده است یعنی نمونه را ترد کرده است(در دمای oC400(. بنابراین می توان آن را حذف کرد.
در مورد دمای oC500 ملاحظه می شود که با افزایش زمان، انرژی

مطلب مرتبط :   منبع مقاله دربارهحل مسئله

دیدگاهتان را بنویسید