نيروي محركه اين رشد، كاهش انرژي سطحي به واسطه كاهش انحناي فصل مشترك جامد- مايع ميباشد [2, 6, 7]. همچنين، با توجه به دياگرام رسم شده در شكل 2 ديده ميشود كه با بالا رفتن دماي تفجوشي مقدار مذاب تشكيل شده افزايش يافته و موجب تسريع برقراري پيوند بين ذرات پودر و تكميل فرايند تفجوشي ميگردد. هم چنين از آن جايي كه شكلگيري ذرات پودر پيشآلياژي در فرآيند اتميزاسيون آبي در شرايط تعادلي نمي باشد، فاز مذاب در طي تفجوشي در دماهاي پايينتر از آنچه دياگرام فازي نشان ميدهد، تشكيل ميشود [6].

با در نظر گرفتن دياگرام فازي سيستم آلياژي Cu-Zn [23] (شكل 3) دماي ذوب آلياژ Cu-28Zn نسبت به Cu-20Zn پايينتر است. بنابراين، در آلياژ حاوي 28 درصد روي در دماي 930 درجه سانتيگراد ميزان فاز مايع بيش تري نسبت به آلياژ حاوي 20 درصد روي تشكيل خواهد شد. مقايسه ريزساختار دو آلياژ كه در شكلهاي 4 و 5 آورده شده است نشان ميدهد آلياژ Cu-28Zn داراي اندازه دانه درشتتر و حفرات بسته، گردتر و بزرگتري نسبت به Cu-20Zn است. در صورتي كه حفرات نمونه حاوي 20 درصد روي بازتر، ريزتر و بي شكل بوده و تعدادشان بيشتر است.
شكل 6 ريزساختار آلياژ Cu-28Zn با بزرگنمايي بالاتر را نشان ميدهد. مناطقي جدايش يافته در مرزدانه ها كه با علامت پيكان مشخص شده مشاهده ميشود كه تشكيل اين مناطق به دليل ايجاد لايه ضخيمي از فاز مذاب در بين دانهها ميباشد، به طوريكه با نفوذ فاز مايع به مرزدانه ها در نتيجه افزايش كسر حجمي مذاب، ضخامت اين مناطق گسترش مييابد، در حاليكه در آلياژ Cu-20Zn به دليل ايجاد كسر حجمي كمتر فاز مذاب چنين مناطقي مشاهده نميشود.
دياگرام فازي شاخص خوبي براي نشان دادن جدايش در نتيجه حضور عناصر آلياژي است. شكل 7 [4] ، تفاوت اساسي بين سيستمهاي با جدايش و بدون جدايش را نشان ميدهد. با توجه به اين شكل هر چه فاصله منحني هاي ساليدوس و ليكوئيدوس بيشتر شود، جدايش عنصر حل شونده به سمت فصل مشترك بيشتر خواهد بود. شكل 7 الف منحنيهاي ساليدوس و ليكوئيدوس بدون جدايش را نشان ميدهد. در شكل 7 ب شيب رو به پايين منحنيهاي ساليدوس و ليكوئيدوس، نشان دهنده تمايل عنصر حل شونده به جدايش است. شكل 7 ج نيز معادل وضعيتي است كه جدايش عنصر حل شونده قابل توجهي را ميتوان انتظار داشت. از عوامل موثر براي جدايش عنصر حل شونده ميتوان به شيب منفي خطوط ساليدوس و ليكوئيدوس و فاصله زياد بين اين خطوط اشاره كرد. چنين جدايشي ميتواند اثري بزرگ بر نفوذ فاز مايع در مرز دانهها داشته باشد [4]. از اين رو، با توجه به دياگرام فازي آلياژ Cu-Zn، ميتوان نتيجه گرفت كه با افزايش درصد وزني روي از 20 به 28 درصد، فاز مذاب تشكيل شده به سمت مرزدانه ها جدايش يافته و باعث شكل گيري لايه هاي ضخيمي از فاز مذاب غني از روي شده است.

شكست نگاري
شكل 8 و 9 تصاوير سطوح شكست نمونههاي تف جوشي شده در دماي 930 درجه سانتيگراد را نشان ميدهند. در آلياژ Cu-20Zn شكست بيش تر از مناطق مرزدانه يعن ي جاييكه فاز مايع اوليه تشكيل شده، رخ داده و به صورت بيندانهاي ميباشد و شكست از نوع درون دانه اي تنها در برخي نقاط مشاهده ميشود، در
صورتيكه در نمونههاي Cu-28Zn افزون بر شكست بيندانهاي، نوع دروندانهاي نيز ديده ميشود. در آلياژ حاوي 28 درصد روي، به دليل درصد روي بالاتر و نقطه ذوب پايينتر، مقدار مذاب بيش تري تشكيل شده و در نتيجه نفوذ مذاب به مناطق بيندانهاي، مرزدانهها ضخيمتر شدهاند. هم چنين، مقدار تبخير روي افزايش يافته و در مناطقي كه روي در حفرات بسته به دام افتاده و از نمونه خارج نشده، حفرات درشتي بر جاي مانده و موجب گرديده تا سطح مقطع قابل تحمل بار كاهش يابد. در نمونه Cu-20Zn نيز حفرات موجود در بخشهاي گوناگون نمونه باز و نسبتاً نايكنواخت هستند، ولي در نمونه Cu-28Zn رشد دانهها و در پي آن، بزرگ شدن حفرات بيش تر است. اثر ديگري كه در تصاوير سطح شكست آلياژ Cu-28Zn مشاهده ميشود، درشتتر بودن دانههاي موجود در قسمت پايين نمونه نسبت به بخشهاي بالايي و وجود حفرات بزرگتر با تعداد بيش تر در قسمتهاي بالايي نمونه ميباشد. اين حالت ناشي از حضور فاز مايع بيش تر در قسمتهاي پاييني نمونه در نتيجه كشيده شدن فاز مذاب در اثر نيروي جاذبه به اين قسمت ميباشد [13, 15, 16].
نتايج آناليزEDX نمونههاي تفجوشي شده، درشكلهاي 10 و 11 ارائه شده است. آناليز خطي از مناطق مرزدانهاي نشان ميدهد كه تجمع عنصر روي در اين مناطق براي آلياژ Cu-28Zn نسبت به Cu-20Zn بيش تر است كه اين حالت در نتيجه شكلگيري مذاب بيشتر ميباشد. جدايش روي از مذاب تشكيل شده و تمايل آن به تبخير و خروج از نمونه در طي تفجوشي باعث بر جاي ماندن حفرات درشت شده است. همچنين، با توجه به تصاوير حاصل از آناليز EDX مشخص است كه نتايج بدست آمده از آناليز عنصري براي عنصر روي تطابقي تقريباً مناسب با عنصر اكسيژن دارد و ميتوان نتيجه گرفت كه در مرزدانهها همراه با افزايش مذاب، اكسيد روي تشكيل شده باشد.
شكل 12 نتايج آناليز خطي از منطقهاي كه قطرات مذاب تشكيل شده را نشان ميدهد، در مناطقي كه قطرات مذاب وجود دارد، درصد عنصر مس پايين آمده و درصد عنصر روي افزايش يافته كه اين موضوع تا ييدكننده جدايش روي در اين نواحي ميباشد.

نتيجهگيري
تفجوشي دو آلياژ Cu-20Zn و Cu-28Zn در دماي 930 درجه سانتيگراد از نوع تفجوشي فاز مايع سوپرساليدوس ميباشد. آلياژ تفجوش شده حاوي 20 درصد روي داراي حفراتي با تعداد بيش تر و اندازه ريزتر ميباشد در حالي كه در آلياژ حاوي 28 درصد روي به دليل نقطه ذوب پايينتر و ايجاد فاز مذاب بيشتر، تعداد حفرات كاهش و اندازه آن ها افزايش يافته و هم چنين، دانهها رشد قابلتوجهي داشتهاند.
وجود حفرات گردتر و بزرگتر در نمونه Cu-28Zn به دليل وجود فاز مذاب بيش تر و تبخير عنصر روي ميباشد. از سوي ديگر، با افزايش مقدار روي و شكلگيري مذاب بيشتر، تعداد حفرات از بالا به پايين نمونه كاهش يافته است كه اين حاكي از كشيده شدن مذاب در نتيج ه نيروي جاذبه به بخشهاي پايين نمونهها و پر شدن حفرات در آن بخشها ميباشد، در حاليكه اين حالت در نمونه حاوي 20 درصد روي ديده نميشود و به دليل وجود فاز مذاب كم تر شكست تنها از نواحي كه مذاب در آنجا حضور داشته، يعني مناطق مرزدانهايرخ داده است.
4- با وجود حفرات درشت در آلياژ Cu-28Zn، اين آلياژ خواص مكانيكي قابل مقايسهاي با آلياژ Cu-20Zn دارد. بنابراين، ميتوان نتيجه گرفت كه در صورت كنترل تبخير روي با انتخاب دماي بهينه تفجوشي براي آلياژ Cu-28Zn ميتوان به خواص مكانيكي مناسبي دست يافت.

سپاسگزاري
بدينوسيله از جناب آقاي دكتر طباطبايي، مدير عامل محترم شركت متالورژي پودر تبريز، به دليل فراهم كردن بخشي از تجهيزات اين پژوهش تشكر و قدرداني ميگردد.

models”. Computers in industry, 56(8): p. 867875, 2005.
R. M. German, “Supersolidus liquid-phase sintering of prealloyed powders”. Metallurgical and Materials Transactions A, 28(7): p. 1553-1567, 1997.
Y. Liu, R. Tandon, and R.M. German, “Modeling of supersolidus liquid phase sintering: I. Capillary force”. Metallurgical and Materials Transactions A, 26(9): p. 2415-2422, 1995.
R. M. German, “An Update on the Theory of Supersolidus Liquid Phase Sintering”, Proceedings Sintering 2003, Materials Research Institute, Pennsylvania State University, University Park, PA, 2003.
S. J. L. Kang, “Sintering”, Wiley Online Library, 2005.
Y. Liu, R. Tandon, and R.M. German, “Modeling of supersolidus liquid phase sintering: I. Capillary force”. Metallurgical and Materials Transactions A, 26(9): p. 2415-2422, 1995.
J. Liu, A. Lal, and R. M. German, “Densification and shape retention in supersolidus liquid phase sintering”. Acta materialia, 47(18): p. 4615-4626, 1999. ع. صباحي نمين، ع. فردي ايلخچي و م. آزادبه، “تفجوشي- 4 .1391 در فاز مايع”، انتشارات ستايش، چاپ اول، پاييز
5- D. C. Blaine, R. Bollina, S. J. Park, and R. M. German, “Critical use of video-imaging to rationalize computer sintering simulation densification during sintering of Cu-20Zn prepared from prealloyed powder”. In PM2011, Spain, Barcelon, 2011.
R. Tandon, Y. Liu,and R. M. German, “Application of supersolidus liquid phase sintering to high density processing of prealloyed powders”, Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials, 2: p. 5, 1995.
A. Ziani, and S. Pelletier, “Supersolidus liquid-phase sintering behavior of degassed 6061 Al powder”, International journal of powder metallurgy, 35(8): p. 49-58, 1999. 19- A. Ziani,and S. Pelletier, “Sintered 6061 Al prealloyed powder: processing and mechanical behavior”, International journal of powder metallurgy, 35(8): p. 59-66, 1999. 20- C. Padmavathi, A. Upadhyaya, and D. Agrawal, “Effect of microwave and conventional heating on sintering behavior and properties of Al-Mg-Si-Cu alloy”, Materials chemistry and physics.
B. Sustaric, L. Kosec, S. Dolinsek, and B. Podgornik, “The characteristics of vacuum sintered M3/2 type HSSs with MoS2 addition”, Journal of materials processing technology, 143: p. 98-104, 2003.
J. V. Bee, P. R. Brewin, P. D. Nurthen, and
J. V. Wood, “Sintering Mechanisms in Vacuum Sintered M 2 and T 15 High Speed Steel Powders”. Met. Powder Rep., 43(3): p. 177-184, 1988.
23- H. Baker, and H. Okamoto, “Alloy Phase Diagrams”, ASM Handbook. Vol. 3, Materials Park, Ohio 44073-0002, USA, 1992.
R. M. German, P. Suri, and S. J. Park, “Review: liquid phase sintering”. Journal of Materials Science, 44(1): p. 1-39, 2009.
Z. S. Nikolic, “Computer Simulation of Liquid Phase Sintering: Gravity Induced Skeletal Structure Evolution: A Review”, Mater Sci Forum, Trans Tech Publ, 624: 1942, 2009.
E. J. Westerman, “Sintering of nickel-base superalloys”. Transactions of the Metallurgical Society of the American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers, 224: p. 159-164, 1962.
م. قاروني جعفري، م. آزادبه، ش. شادپور و ا. محمدزاده، “مطالعه تغيير آرايش ذرات با بررسي جدايش سرب در تفجوشي سوپرساليدوس آلياژ Cu-10Sn-10Pb”، همايش ملي مهندسي مواد، 1391.
M. Azadbeh, H. Danninger, and C. Gierl, “Evaluation of properties and graded densification during sintering of Cu-20Zn prepared from prealloyed powder”. In PM2011, Spain, Barcelon, 2011.
م. قـ اروني جعفـ ري و م. آزادبـ ه، “مطالعـ ه تغييـ رات ريزساختاري در تف جوشي سوپرساليدوس آليـاژ برنجـي Cu-28Zn”، مجله مواد نـوين، دوره سـوم، شـماره دهـم، زمـستان1391.
A. Sabahi, M. Azadbeh, and S. Shadpour, “Study on the Dependence of Physical and Mechanical Properties of Prealloyed Cu-20Zn Compacts to Sintering Temperature”, Majlesi Journal of Materials Engineering, 4 (2), 201.
M. Azadbeh, H. Danninger, and C. Gierl, “Evaluation of properties and graded

پيوست ها
جدول 1- آناليز شيميايي پودرهاي برنج مصرفي برحسب در صد وزني (wt.%).
Cu Al-Fe Sn Pb Zn آلياژ
باقيمانده 0/5 0/4 0/52 20/5 Cu-20Zn
باقيمانده 0/5 0/77 0/66 27/92 Cu-28Zn

جدول 2- خواص فيزيكي و مكانيكي نمونههاي برنجي.
انرژي ضربه
(J/cm2) سختي
(HV30) چگالي تفجوشي
(g/cm3) چگالي خام(3(g/cm خواص

نوع ماده
56±4 36±2 7/33±0/04 6/63±0/01 Cu-20Zn
43±4 50±2 6/82±0/04 6/74±0/01 Cu-28Zn

32316420

)
الف
(

)

الف

(

)
ب
(

)

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

ب

(


دیدگاهتان را بنویسید