(آلومینیوم و آلیاژ های آن)

 

تولید Al:

تولید این ماده در مقیاس تجاری اولین بار در سال 1855 م در فرانسه به وسیلة سن الکر دویل صورت گرفت . در کل آلومینیوم با فرآیند های مختلفی 1) فرایند بایر 2) فرایند مال هر ولت 3) الکترولیز لکریه Al استخراج می شود .

خواص کلی Al:

خواص فیزیکی :

 1) دارای شبکة (FCC)‌است که این شبکة فشرده دارای بیشترین صفحات لغزش است و با کمترین نیرو شروع به لغزش می‌کند و این دلیل فرم پذیری بالای آن است ، سختی پایین دارد ، Al دارای درصد ازدیاد طول نسبی بالایی است .

2) ثابت شبکه 041/4 (آنگستروم)      3) شعاع یونی 87/0 (آنگستروم)

4) نقطة ذوب 659/8°C    5) وزن مخصوص 7/2 gr/cm3 در (20°C) است.

6) نقطة جوش 2075°C     7) گرمای نهان ذوب  

 8) گرمای ویژه    9) هدایت حرارتی 52/0  

10)هدایت الکتریکی 699/2

 

 

خواص مکانیکی :

 1) سختی 16HB     2)حالت الاستیک      3) افزایش طول  45٪

 4) استحکام

خواص شیمیایی:

همان گونه که عناصر آلیاژی در چگونگی فعل و انفعالات شیمیایی و افزایش (تقلیل اکسیداسیون) مذاب مؤثر می‌باشد در میزان حلالیت گاز هیدروژن در مذاب نیزمؤثراند به طور مثال مس و سیلیسیم حلالیت هیدروژن را در Al تقلیل می‌دهند و  Mg حلالیت را تشدید می‌کند. به طوری که آلیاژی با (Mg %10) ‌ دارای حلالیت تقریباً 4 برابر آلومینیوم خالص است و 5٪ مس و 6٪ سیلسیم نیز قادرند حلالیت هیدروژن راتا 3٪ کاهش دهند.

نکته:  اکسید های موجود در Al (مذاب) آلومین، منیزیت واسپینل را داریم و بقیه اکسید ها از طریق مکانیکی وارد می‌شوند.

نکته: آلومینیوم با خلوص بالا درحالت آنیل  شده دارای استحکام تسلیم بسیار پایین (Mpa. 7/19) است.

عناصر منگنز و مس مؤثرترین استکام دهنده تا حدود % 5/0 اتمی‌ . روی در آلومینیوم حلالیت بالایی دارد اما اثر استحکام دهی آن ناچیز است.

جدول (یک)شماره شناسایی گروهای آلیاژی

عنصر های آلیاژ اصلی

شماره اتحادیه آلومینیوم

الومینیوم خالص

مس

منگنز

سیلیسییم

منیزیم

Mg_si

Zn

دیگر عناصر

1(XXX)

2(XXX)

3(XXX)

4(XXX)

5(XXX)

6(XXX)

7(XXX)

8(XXX)

 

سیستم شناسایی آلیاژ

سیستم شناسایی آلومینیوم و آلیاژ های آلومینیوم کار پذیر توسط اتحادیة آلومینیوم در سال 1954 استاندارد شده است. این استاندارد از یک سیستم شماره گذاری چهار رقمی تشکیل می‌شود. اولین رقم گروه آلیاژ را نشان می‌دهد (جدول یک) دومین رقم اصلاحات انجام شده بر روی آلیاژ اولیه و یا حد ناخالصیها را نشان می‌دهد، صفر برای آلیاژ اصلی، و یک تا نه نشان دهندة اصلاحات انجام شده بر روی آلیاژ است. در گروه 1xxx حداقل خلوص آلومینیوم 99٪ و بیشتر است، دو رقم آخر همان دو رقمی است که بعد از ممیز برای تعیین حداقل آلومینیوم قرار می‌گیرد. بنابراین آلیاژ 1060 حداقل 9960٪ آلومینیوم دارد و بقیة ناخالصیها آن کنترل نشده است.

در آلیاژ های 2xxx تا 8xxx دو رقم آخر تنها مشخص کنندة آلیاژ های متفاوت آن گروه است.

تعیین حالت عملیات حرارتی

حرف تعیین حالت بعد از یک خط تیره به دنبال شماره شناسایی آلیاژ می‌آید. سیستم نامگذاری حالت اتحادیة آلومینیم که در سال 1948 انتخاب شده، برای آلومینیم کارپذیر و ریختگی و آلیاژ های آن به کار می‌رود. اساس این سیستم بر عملیات انجام شده بر فلز یا آلیاژ استوار است.

سیستم استاندارد تعیین حالت شامل یک حرف است. به جز حالت تابکاری شده و یا حالت بعد از تولید و بدون عملیات بعدی، در بقیة حالتها یک یا چند رقم نیز وجود دارد. چهار حالت اصلی عبارت‌اند از F برای حالت بعد ازتولید  O‌تابکاری شده، H کرنش سختی شده، T عملیات گرمایی شده.

F: قطعه بعد از تولید در این حالت است. در این شرایط هیچ تضمینی برای خواص مکانیکی وجود ندارد.

O: تابکاری شده ، تبلور مجدد یافته ، این نرمترین حالت آلیاژ های کار شده است.

H: کرنش سخت شده . این حالت قطعاتی است که خواص مکانیکی آنها تنها از طریق کار سختی افزایش می‌یابد. اغلب H با دو یا چند رقم همراه است.اولین رقم نشان دهندة ترکیب خاصی از عملیات اصلی به شرح زیراست:

H1: تنها کرنش سخت شده . دومین رقم نشان دهندة مقدار کار سرد انجام شده است. عدد 8 به معنای کاملاً سخت است. بنابراین حالت نیم سخت با H14 یک چهارم سخت H12 و غیره نشان دادن درجة کنترل حالت با مشخص ساختن گروه خاصی از خواص مکانیکی به کار می‌رود.

H2: کرنش سخت و سپس تابکاری ناقص شده . در مورد محصولاتی که ابتدا با سرد کاری بیش از حد لازم سخت شده و سپس با تابکاری استحکام آنها حد مطلوبی کاهش یافته است به کار می‌رود. مقدار سردکاری باقیمانده با همان روش سری  H1 مشخص می‌شود.

H3: کرنش سخت و سپس پایدار شده . این عمل فقط بر آلیاژ های حاوی منیزیم اعمال می‌شود که تا دمای پایینی گرم می‌شوند و خواص آنها پایدار می‌شود. میزان کرنش سختی باقیمانده بعد از پایدار کردن، معمولاً یک یا چند رقم بیان می‌شود.

W: عملیات گرمایی محلولی شده حالتی ناپایدار است که فقط برای آلیاژ هایی که بعد از عملیات محلولی، خود به خود در دمای محیط پیر می‌شوند به کار می‌رود. به سبب پیر شدن طبیعی، این حالت تنها وقتی مشخص می‌شود که دورة پیر شدن معلوم شده باشد. T    : عملیات گرمایی شده: این حرف برای قطعات کرنش سخت شده یا نشده‌ا‌ی که برای رسیدن به حالتی پایدار عملیات گرمایی شده‌اند به کار ‌می‌رود. حرف T می‌تواند اعداد 2 تا 10 را که نشان دهندة عملیات اصلی انجام شده است به دنبال داشته باشد. ایجاد تغییرات عمومی در شرایط سبب بروز تفاوت مهمی در خواص قطعات می‌شود که با افزودن یک یا چند رقم به حرف حالت اصلی تشکیل می‌شود.

T2: تابکاری شده (تنها فرآورده های ریختگی).

T3: عملیات گرمایی محلولی و سپس سردکاری شده.

T4: عملیات گرمایی محلولی و به طور طبیعی پیر شده تا رسیدن به وضعیت پایدار.

T5: فقط به طور مصنوعی پیر شدهع در مورد محصولاتی به کار می‌رود که پس از قرار گرفتن در دمای زیاد و سپس سرد شدن سریع در جریان فرایند تولید، به طور مصنوعی پیر شده‌اند. مثل فرآورده های ریختگی یا خروجکاری شده.

T6: عملیات گرمایی محلولی و سپس به طریقة مصنوعی پیر شده.

T7: عملیات گرمایی محلولی و سپس پایدار شده، در مورد قطعاتی به کار می‌رود که شرایط دما در زمان برای پایدار کردن آنها جنان است که با کمترین رشد و یا تنش های پسماند سختی، قطعه تا ورای نقطه حداکثر سختی می‌رسد.

T8: عملیات گرمایی محلولی، سرد کاری و سپس به طور مصنوعی پیر شده

T9: عملیات گرمایی محلولی، به طور مصنوعی پیر شده و سپس سرد کاری شده.

T10: به طور مصنوعی پیر شده، سپس سردکاری شده‌، همانند T5 اما همراه با سرد کاری برای افزایش استحکام

عناصر مختلف دارای ترکیبات متفاوت‌اند

ترکیبات آهن  Fe:  که به مقدار ناچیز نیز مضر است و تشکیل FeAL3  می‌دهد وفلز اصلی رامستعد به  شکسته شدن می‌کند.

ترکیبات سیلیسیم  Si:  با Al به صورت یوتکتیک (Al-Si) وجود دارد. ولی در حضور عناصری مانند منیزیم ترکیبات mg2si را به وجود می‌آورد.

ترکیبات تیتانیم  Ti:  برای ریز کردن دانه های Al است و به صورت Al3Ti در مذاب حضور دارند البته در صورت بودن عناصر ذکر شده در ترکیبات و میزان لازم برای ریز کردن دانه ها و جوانه زایی  است و سختی نهایی را افزایش می‌دهند.

 

محلولهایی که برای اچ کردن لازم است :

1)    محلولهایی که برای حک شیمیایی برای مطالعه درشت ساختاری است

محلول

غلظت

موارد مصرف

هیدروکسید سدیم NaOH  در دمای 71 درجه

NaOH   10 gr

H2O      90 ml

تمیز کردن سطحی جهت مطالعه کیفیت و صافی سطح ، ترک و عیوب کلی

محلول Regie – HF    

HCl      75 ml

HNO3    25 ml

HF  ( 48%)  5 ml

مطالعه ساختمان دانه بندی آلیاژهای ریخته گری و کارپذیر 3002 ، 5052 ، 6061

محلول اسیدی

HCl      33 ml

HNO3     33 ml

HF (48%)     33 ml

محلول حک موارد مصرف عمومی برای مطالعه دانه بندی

محلول حک

HCl      45 ml

HNO3     15 ml

HF (48%)     15 ml

برای مطالعه ساختمان قطعات ریختگی و قطعات پتک کاری شده ( فورج )

محلول حک Flick

HCl      15 ml

HF (48%)     10 ml

برای مطالعه ساختمان دانه بندی آلیاژهای 2014 ، 2024

اسید هیدرو فلوئوریک

HF (48%)     10 ml

H2O             90 ml

مطالعه ساختمان آلیاژهای ریخته گری و پتک کاری شده سیلیسیم دار

 

2)    محلولهایی حک کلسیم شیمیایی برای مطالعه و تفکیک یز ساختار است

محلول

غلظت

مورد مصرف

طریقه حک کردن

اسید هیدروفلوئوریک

HF    0.5 ml

H2O    99.5 ml

حک شیمیایی ریز ساختار برای مصارف عمومی

مالش با پنبه نرم به مدت 15 ثانیه

هیدروکسید سدیم

NaOH     1 gr

H2O     90 ml

حک شیمیایی ریز ساختار برای مصارف عمومی

مالش با پنبه نرم به مدت 10 ثانیه

هیدروکسید سدیم

NaOH     10 gr

H2O     90 ml

حک شیمیایی ریز ساختار برای مصارف عمومی

قوطه وری نمونه به مدت 5 ثانیه دردمای 71 درجه سپس شستشو با آب سرد

اسید سولفوریک

H2SO4    20 ml

H2O    80 ml

برای تفکیک Al-Cu-Fe-Mn از Al-Fe-Mn یا Al-Cu-Fe

قوطه وری نمونه به مدت 30 ثانیه دردمای 71 درجه سپس شستشو با آب سرد

اسید نیتریک

HNO3      25 ml

H2O      75 ml

برای تفکیک Al-Fe-Si آلفا و Al-Fe آلفا

قوطه وری نمونه به مدت 40 ثانیه دردمای 71 درجه سپس شستشو با آب سرد

محلول KELLER

HF     1 ml

HCl     1.5 ml

HNO3     2.5 ml

H2O      95 ml

مشاهده و مقایسه ریز ساختار آلیاژهای گروه دوم عملیات حرارتی شده

قوطه وری بهمدت 10 – 60 ثانیه ، شستشو با آب گرم و خشک کردن با هوای گرم

محلول تصحیح شده

HF     1 ml

HCl     1.5 ml

HNO3     10 ml

H2O      87.5 ml

تفکیک آلیاژ  7075 – W   از 7075 – T6

قوطه وری بهمدت 10 – 60 ثانیه ، شستشو با آب گرم و خشک کردن با هوای گرم

محلول BOSSERT

محلول A

NaOH     1 gr

Na2CO3   1 gr

H2O    94 ml

محلول B

ZnCl2    0.5 gr

SnCl2     0.5 gr

H2O     92 ml

تشخیص ساختمان آلیاژهای  گروه دوم آلومینیم کار سرد شده و آنیل شده

محلول را باید بسته به مقدار لازم با افزودن 4 ml  محلول B به 96 ml  محلول A درست کرد . عمل حکاکی با قوطه وری نمونه در محلول به قدری ادامه می یابد تا سطح با یک پوشش سیاه رنگ پوشیده شود . رسوب حاصله را بوسیله HNO3 غلیظ می توان برداشت . زمان عمل 3 – 5 دقیقه می باشد

 

5 ml  اسید استیک

HNO3     1 ml

H2O      94 ml

 تشخیص     ساختمان     آلیاژهای عملیات    حرارتی   شده Al-Mg-Zn

به مدت 30 ثانیه در دمای   71 درجه قوطه ور گردد

 

 

در کل برای Al و آلیاژ های آن

 

1)    محلول خورنده با ظاهر کننده اچ (اچ فیلک) با ترکیب10 میلی لیتر HF 10 میلی لیتر اسید HCL، 90 میلی لیتر آب . جهت آزمایش ماکروسکوپی آلیاژ های آلومینیوم 10 تا 20 ثانیه غوطه ور کنید تا سطح آن مات شود و سپس در آب گرم بشوئید ، آنگاه  در اسید نیتریک غلیظ فرو ببرید تا ماتی آن از بین برود .

2) اچ کننده  : اسید فلوئوریدریک با ترکیب5/0 میلی لیتر HF و 5/99 میلی لیتر آب.

کاربرد : ظاهر کننده عمومی برای آلیاژ های Al

    اچ کننده : هیدروکسید سدیم با ترکیب 15 گرم سود 90 میلی لیتر آب

موارد کاربرد : محلول اچ میکرو و مایکروسکوپی برای آلیاژ های آلومینیوم

تست سیالیت

آلومینیم و آلیاژهای آن به دلیل نقطه ذوب کم و برخورداری از سیالیت نسبتا خوب وهمچنین گسترش خواص مکانیکی و فیزیکی دراثر آلیاژسازی و قبول پدیده عملیات حرارتی و مکانیکی در صنایع امروز ازاهمیت زیادی برخوردارندو روز به روز موارد مصرف این آلیاژها توسعه می یابد عناصر مختلف مانند سیلیسم ، منیزیم ومس در خواص ریخته گری و مکانیکی این عنصر شدیدا تاثیرمی گذارند .

سیالیت آلیاژهای ریخته گری آلومینیم در حضور ترکیبات غیر فلزی و ترکیبات فلزی شدیدا کاهش می یابد واین بیشتر به دلیل افزایش تنش سطحی مذاب آلومینیم در قبال این عناصر است.

تعیین کاهش سیالیت توسط مواد اکسیدی و مواد ترکیبی در آزمایش های مختلف به ثبوت رسیده است ولی از آنجایی که سیالیت بیشتر تحت تاثیر تغییرات درجه حرارت می باشد نمی توان انتظار داشت که سیالیت عناصر در مقابل وجود ترکیبات مختلف شدیدا کاهش یابد .

در این آزمایش هدف ما بررسی اثرات دمای ریخته گری بر سیالیت مذاب (آلومینیم خالص) است.

 تست سیالیت روش های مختلفی دارد که مرسوم ترین آن استفاده از مدل مارپیچ است .

در این روش مدل مارپیچی قالب گیری می شود و سپس مذاب آلومینیم در دمای مورد نظر درون قالب ریخته می شود ،پس از انجماد با اندازه گیری طولی از قطعه مارپیچ که توسط مذاب پرشده می توان به سیالیت مذاب پی برد .     

دراین آزمایش ریخته گری در قالبهای ماسه ای یکنواخت و متوالی انجام شد نتایج نشان می دهد که سیالیت مذاب با کاهش دما به طور محسوسی کاهش یافت همانطور که در شکل دیده می شود در نمونه هایی که در ابتدا ریخته گری شده اند مذاب تمام قالب یا بخش اعظمی از آن را پر کرده است و هر چه نمونه دیرتر ریخته شده بخش کمتری از آن توسط مذاب پرداخت شده است .

 

 

 

اثر سرعت سرد کردن بر ساختار

     ساختمان آلیاژهای ریختگی آلومینیم به عملیات اساسی و کیفی در جریان ذوب و ریخته گری و از همه مهمتر به شرایط انجماد آن بستگی دارد . بدیهی است که ساختمان کریستالی ریز و یکنواخت ، خواص مکانیکی مطلوبتری را ایجاد می کند .

     در قطعات ریختگی با مقاطع یکنواخت تحت درجه حرارت بارریزی ثابت ، اندازه دانه ها در قالب ماسه ای ، فلزی و تحت فشار به ترتیب ریزتر و یکنواخت تر می شود . جهت قطعاتی که مقاطع یکنواخت ندارند با ایجاد مبرد در ماسه و تغییر در سرعت سرد کردن در مقاطع مختلف به شبکه یکنواخت دست می یابند که نهایتا زمان انجماد در تمام مقاطع یکسان می گردد .

     در زیر نمونه ای که در اطراف آن مبرد قرار گرفته مشاهده می شود . همانگونه که ملاحظه می شود شکل دانه ها در سطوح نزدیک به مبرد بصورت ستونی طویل و نازک است ولی در مرکز قطعه دانه ها بصورت محوری می باشد . سطوح اطراف نمونه که در مجاورت سطح قالب سرد شده اند دارای ساختار تبریدی و ریزتر از دانه های مرکز قطعه هستند .

 

(Al-Si) بهسازی شده با Sr (استرانسیم)

آلیاژ های ریخته گری آلومینیوم وسیلیسیم (Si) که به عنوان عنصر عمده آلیاژی به دلیل خواص مطلوب ریخته گری جزء مهمترین آلیاژ های ریخته گری تجارتی‌اند. این آلیاژ سیالیت زیاد در حالت مذاب دارند و پدیده سرخ شکنندگی در آنها رخ نمی‌دهد و مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند که با افزایش Si کاهش نمی‌یابد و این آلیاژ ها عملیات گرمایی پذیر نیستند زیرا مقدار کمیSi  در Al ‌ محلول است (حداکثر 65/1٪) .مخلوط این دو عنصر یک نوع او تکتیک ساده است که ترکیب او تکتیک آن 6/12٪ سیلسیم دارد.

ساختار یوتکتیک

اساساً آلیاژهای ریختگی آلومینیوم بر پایه و اساس سیستم آلومینیوم- سیلیسیم استوار می‌باشند . دیاگرام فازی این عناصر، یک سیستم یوتکتیکی با یک نقطة یوتکتیک در حدود 11 درصد سیلیسیم، در دمای 577°C می‌باشد.

دندریت ها (شاخه وارها)

وقتی یک فلز ریخته گری می‌شود، گرما از دیواره ها قالب به بیرون هدایت می‌شود. از آنجایی که دیواره های قالب سرد ترین قسمت سیستم می‌باشد، بنابراین انجماد آن قسمت آغاز می‌شود.

برای نمونه، در آلیاژ ریختگی آلومینیوم- سیلیسیم، بلور های اولیه (Al) روی دیواره قالب تشکیل می‌شوند و به سمت داخل رشد می‌کنند ترکیب آنها با ترکیب مایع متفاوت می‌باشد و آلیاژ خالص تر است و حاوی سیلیسیم کمتری می‌باشد بدین معنی که سیلیسیم در سطح بلور های در حال رشد، پس زده می‌شود ومایع غنی تر از سیلیسیم می‌شود چرا که ترکیب مایع در امتداد خط لیکوئیدوس تغییر می‌کند.

سیلیسیم پس زده شده فقط در یک لایه در جلوی بلور های در حال رشد انباشته می‌شود و نقطه ذوب مایع را در آنجا پائین می‌آورد. این انجماد را آهسته و کند می کند زیرا باید گرمای بیشتری خارج گردد تا باعث شود مایع در این لایه انجماد یابد اما فرض می‌شود که یک بیرون افتادگی (پیشامدگی) یا برآمدگی روی جامد Al در میان لایه ایجاد می شود .

بنابراین اگر برآمدگی تشکیل شود ناپایدار می باشد و به سرعت رشد می کند در نتیجه حالت Al به صورت کروی نمی باشد بلکه به شکل شاخه ای ( شاخه شاخه و انشعابی) است و دندریت یا شاخه‌وار نامیده میشود.

 تصاویر زیر نمونه هایی از ساختار آلیاژ Al – Si  می باشد ( بدون اصلاح کننده )

همانطور که مشاهده می شود دانه های Si بشکل میله های سیاه رنگ در ساختار دیده می شود .  ( آلیاژ Al – 16% Si )

 

استرانسیم علاوه به تاثیر به ظریف شدن (بهسازی) یوتکتیک به بهبود مقاومت کششی کمک می کند .

در آلیاژ (Al-Si) از مقادیر کمی نمک سدیم نیز می توان برای بهسازی استفاده کرد در پایه نظرات مختلف این اثر سدیم به سرعت جوانه زنی و رشد سیلسیم یوتکتیک در ضمن انجماد به طوری که سدیم دمای یوتکتیک رابه اندازه 12ºC کاهش می دهد و لذا انتظار میرود که ساختار ظریف تر به دلیل جوانه زنی در شرایط فوق تبرید به وجود می آید. در کل سدیم  نیز باعث کاهش سالیت مذاب (Al-Si) می شود ولی محدودیت اصلی استفاده از سدیم تبخیر و اکسایش سریع آن است .

 

 

 

مزایای استرانسیم به سدیم

اتلاف کمتری دارد وقابلیت حفظ خاصیت ظریف کنندگی آن در ذوب مجدد آلیاژ است و مزایای دیگر استفاده از Sr (استرانسیم ) جلوگیری از تشکیل سیلیسیم یوتکتیک در آلیاژهای هایپر یوتکتیک است و این مورد باعث بهبود خواص چقرمگی و انعطاف پذیری آلیاژ می شود .

لازم به ذکر است که باحضور عناصری مثل استرانیسم ، سدیم ، کلسیم و ساختار فاز سلیسیم یوتکتیک به حالت رشته ای شکل ظریف تبدیل می شود و علاوه به تاثیرات مثبت عملیات بهسازی بر ساختار میکروسکوپی فاز سلیسیم یکی از اثرات جانبی آن عملیات افزایش تخلخل است.

مقدارSr اضافه شده دراین آزمایش 0.05٪ برای عملیات بهسازی استفاده شده است .

نکاتی در باره مواد ریز کننده Grain Refiner

جوانه ها ذرات جامد معلق در مایع می باشند که به عنوان هسته های غیر یکنواخت در انجماد عمل می کنند و با افزایش تعداد هسته ها باعث کوچک و یکنواخت شدن شبکه های کریستالی آلیاژ جامد میگردد و عناصر جوانه ها باید دارای

1)    نقطه  ذوب بالا

2)    شباهت ساختار کریستال و نزدیکی ابعاد کریستال و سلول به ساختمان جامد آلومینیومی

3)    قابلین چسبندگی wettbility

TiC که در 3250C ذوب می شود و دارای ساختمان کریستالی FCC است ضلع ثابت آن a=4.349 قطر اتمی یکسان و کربن به ترتیب برابر 2.91 و 1.54 آنگسترم می باشد و نسبت اندازه اتمی TiC به آلومینیوم برابر 1/07 که می تواند به عنوان هسته غیر یکنواخت در آلومینیوم مذاب حضور داشته باشند.

 

در صفحه قبل ساختار آلیاژ سیلیسیم دار تحت تاثیر ریز کننده را می توان مشاهده کرد که دانه بندی ساختار تصویر دوم که دارای TiC می باشد از تصویر اول که فاقد ریز کننده است ریزتر شده است .

 

     تلقیح ترکیبات بر به صورت KBF4 که در درجه حرارت مذاب به سهولت به BF3 و KF تجزیه  می شود و در ریز کردن تاثیر زیادی دارد لازم به ذکر است که تاثیر B در ریز کردن از TiC بیشتر است

درحالت کلی افزایش 1/0 درصد وزنی تیتانیم و 0/01 درصد وزنی تیتانیم و 0/01 درصد وزنی بر B برای ریز کردن و یکنواخت کردن شبکه کافی است

نکته دیگر دراین مورد این است که بیشتر در (Al-Si) عملیات بهسازی انجام می شود و جوانه زایی صورت می گیرد .

تحلیل

     در کل Ti درآلیاژ های Al به عنوان ریز کننده مد نظراند . با تطبیق عکس های موجود واستاندارد نشان از یکی بودن ساختار در هر دو دارد .نقاط سیاه رنگ در قالب فلزی سیلیکون است که به صورت تیغه ای است.ونقاط با رنگ متوسط Ti3SiAl12 و نقاط روشن تر Ti2Si2Al9 است چون ما در نمونه ریخته شده Feنداشتیم بر خلاف نمونه استاندارد پس دارای ساختاری هستیم مانند آنچه در بالا گفته شد.در این آزمایش ما بیشتر سرعت سرد کردن مد نظر بوده است .هر چه سرعت سرد کردن بیشتر باشد ما دارای تیغه هایی هستیم از Al-Si که فرصت رشد نداشته است .

 

آلیاژAl_CU_Zn_Mg

      دراین آلیاژ عنصر اصلی مس تا حدود 10٪  می‌باشد.

این گروه آلیاژ امروزه کاربرد کمتری دارند اما جزء اولین آلیاژ های ریختگی آلومینیوم بوده‌اند و به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گرفتند اغلب تا 5/4٪ مس استفاده می‌شود به دلیل توانایی پیر سختی که دارند مس در Al فاز (Al2Cu) را افزایش می‌دهد و افزایش مقاومت و سختی آلیاژ و کاهش انعطاف پذیری آن می‌شود وماشینکاری را بهبود می‌‌دهند .

از این آلیاژها که عامل استحکام بخش آن (Al2CUMg) است و (Al2CUMg) می باشد و در این آلیاژ درصورت وجود ناخالص مانند Fe.Mn ما دارای فازهای غیر پایدار هستیم که این عناصر با Cu می سازد .

 

      ساختار آلیاژ ریختگی در قالب ماسه ای

     ساختار آلیاژ ریختگی در قالب آبگرد – همانطور که مشاهده می شود قطعه ریخته شده در قالب آبگرد دارای ساختار ظریفتری می باشد .

تاثیر دمای ریختن بر ساختار آلیاژ Al-4.5Cu-1.5Mg

هر چه دمای ریختن بالاتر باشد ساختار آلیاژ درشت دانه تر می شود +

توضیح : در تصاویر بالا دمای ریختن 800 درجه سانتیگراد می باشد – تصویر اول بزرگنمایی 100 و تصویر دوم بزرگنمایی 200

دمای ریختن 750 درجه سانتیگراد – تصویر اول بزرگنمایی 100 و تصویر دوم بزرگنمایی 200

آلومینیوم- منیزیم

چگونگی واکنش منیزیم در Al مانند مس است و تغییرات حلالیت منیزیم در آلومینیوم (فاز ) از 9/14٪ در درجه حرارت او تکتیک (451°c) تا 9/2٪ در درجه حرارت محیط است.ا

فاز B (فازمیانی) تقریباً سخت و از مازاد حلالیت Mg در آلومینیوم حاصل می‌گردد و از این رو آلیاژ های ان (بیش از 3٪ منیزیم) عملیات حرارتی را می پذیرند.منیزیم تاثیر شدیدی در ایجاد انواع ترکیبات فلزی و غیر فلزی مانند Mg3N2 MgCl2  و Mg0 (Mg0, Al2O3) و Mg2Si که هر کدام شدت خواص مکانیکی را تقلیل می‌دهد.

آلیاژ های (Al-Mg)‌به دلیل شدت اکسیداسیون و جذب گاز در عملیات ذوب احتیاج به محافظت بیشتری دارند و لازم به ذکر است سدیم را به عنوان فلاکس نمی‌شود استفاده کرد.

این گروه آلیاژی از سبک ترین گروه آلیاژی است و مقاومت به خوردگی و استکام خوب دارد که بعد از عملیات حرارتی پیر سختی به دست می‌آید و بیشترین کاربرد آن از Mg 5/2 ٪ تا Mg 10٪ است و در حالت مذاب انحلال کامل و در حالت جامد انحلال محدود و بیشترین انحلال Mg در Al در حدود 33٪ درصد است و در دمای 200°C تا حدود 5/3٪ است و در دمای محیط 2٪ است.

این آلیاژ قابلیت ماشین کاری خوبی دارد و لازم به ذکر است که تا 7٪ توانایی کمتری برای پیر سختی دارند. که از معایب آنها است و قابلیت ریخته گری پایین دارند و نمی‌توان آنها را در قالبهای ماسه‌ای تر تولید کرد و تولید Mg0 و هیدروژن می‌کنند که موجب خشن شدن و سیاهی سطح قطعه ریخته گری می‌شود و این مشکل با اسید بوریک رفع می‌شود و آن را تا 5/7٪ بر ماسه اضافه می‌کنند.

نکته:

این آلیاژاستحکام کششی تا حدود (27-39ksi) دارد و سختی این آلیاژ در حدود 75HB می‌باشند.

دمای ریختن آلیاژ حدود 700°C بوده است.

 

تحلیل

در این آلیاژ ما دارای ترکیباتی هستیم مانند Mg2Al3 وMg17Al12 را داریم و در این آلیاژ از ناخالصی های قابل ذکر Mg2Si وFe2Al است.

در این آلیاژ نقاط سیاه رنگ FeAl3 میباشد . در مرز دانه ها نیز ما دارای Mg2Al3 را داریم .

 

نکته:

در اغلب آلیاژ های (Al-Mg) منیزیم به صورت محلول جامد است این آلیاژ ها در هنگام رسوب سختی دارای فاز (Mg2Al2) و (Al2Mg3) را داریم.

 برای اینکه در آلیاژ های Al-Mg انجماد پوسته‌ای داشته باشیم باید دامنه انجماد زیاد نباشد پس در قالب ماسه‌ای کمتر ریخته گری می‌شود و بیشترقالب آبگرد استفاده می‌شود. آلیاژ دارای انجماد متمایل به خمیری و شدت اکسیداسیون زیاد است.

تاریخ ارسال: 1390/7/18
تعداد بازدید: 914

ارسال نظر

نام:
ایمیل:
سایت:
نظر:
متن داخل تصویر را وارد نمایید:
این قسمت به حروف بزرگ و کوچک حساس نیست.