مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز یکشنبه ۲۹ مهر ۱۳۹۷

بررسی ریزساختار و مقاومت سایشی پوششهای کامپوزیتی ایجاد شده به صورت درجا بر روی سطح فولاد زنگ‌نزن 304توسط فرایند GTAW

چکیده



در پژوهش حاضر، ریزساختار و مقاومت به سایش پوشش‌های کامپوزیتی TiC-Al2O3 و TiB2-TiC-Al2O3ایجاد شده به‌صورت درجا بر روی سطح فولاد زنگ‌نزن آستنیتی 304 از طریق فرایند جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، خمیری پیش‌نشست از مخلوط‌های پودری 3TiO2-4Al-3C و 3TiO2-4Al-B4C آماده شد و بر روی سطح زیرلایه فولاد زنگ‌نزن آستنیتی AISI 304 اعمال شد، سپس با استفاده از فرایند جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ ذوب گردید. ویژگی‌های ریزساختاری و مشخصات فازی نمونه‌های روکش‌کاری شده با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی و آنالیز پراش پرتوایکس بررسی شد. خواص مکانیکی لایه‌های‌ روکش از طریق آزمون‌های میکرو سختی ویکرز و سایش پین بر روی دیسک مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی‎‌های ریزساختاری از لایه‌های روکش‌کاری شده نشان داد که حرارت ورودی بالای جوشکاری، منجر به سنتز دما بالا و تشکیل ذرات تقویت کننده‌ی قابل توجهی در سطح فولاد شد. همچنین ذرات مکعبی شکل TiC به صورت مجزا و یا ناهمگن بر روی ذرات Al2O3 در زمینه آستنیتی فولاد زنگ‌نزن304 جوانه زده است. همچنین تشکیل ذرات TiB2 توسط آنالیز پراش پرتوایکس به اثبات رسید. تشکیل ذرات تقویت‌کننده در هر دو لایه‌ روکش، موجب افزایش سختی و مقاومت به سایش سطح تا حدود 2.5 برابر نسبت به زیرلایه شده است.


نمای مطلب

بررسی ریزساختار و مقاومت سایشی پوششهای کامپوزیتی ایجاد شده به صورت درجا بر روی سطح فولاد زنگنزن 304توسط فرایند GTAW



مقدمه



فولادهای زنگ نزن آستنیتی جزء بزرگترین گروههای عام و پرمصرف فولادهای زنگنزن میباشند که نسبت به سایر گروهها در تناژ بالاتری تولید میشوند  این فولادها به خاطر خواص خوردگی همراه با خواص شکلپذیری خوب بهطور گستردهای در صنایع شیمیایی و پتروشیمی استفاده میشوند  علیرغم ویژگیهای خوب  استحکام این فولادها برابر با فولاد نرم میباشد به طوری که حداقل استحکام تسلی آنها در دمای محیط حدود مگاپاسکال است و قابلیت سختیپذیری استحالهای را ندارند  بنابراین اغلب با کار سرد استحکامدهی میشوند      همچنین بهعلت سختی و مقاومت به سایش پایین  کاربردها آنها در قطعات صنعتی مربوط به صنایع مختلف حساس  محدود شده است  فولاد زنگنزن آستنیتی    که بهعنوان پرکاربردترین  فولاد زنگنزن نیز شناخته میشود  دارای مقاومت به خوردگی خوب و قابلیت ماشینکاری مناسبی میباشد اما به خاطر سختی و مقاومت به سایش پایین استفاده از آنها در بیشتر کاربردها محدودیت دارد  در این راستا میتوان برای افزایش سختی و مقاومت به سایش فولادهای زنگنزن آستنیتی از فرایندهای مهندسی سطح استفاده کرد        بهکارگیری عملیات سطحی بر روی فولادهای زنگنزن جهت اصلاح سطح آن مورد استقبال بسیاری از محققین قرارگرفته است و روشهای نوینی نیز برای بهبود و افزایش خواص شیمیایی و مکانیکی آنها بهکار گرفتهاند      برای شناسایی روش مناسب جهت انجام عملیات سطحی  در سالهای اخیر تحولات امیدوارکنندهی بسیاری در اصلاح سطح با توجه به تحقیقات بر روی مواد با سختی بالا  مقاومت به سایش عالی و مقاومت به خوردگی خوب پدیدار شده است  چندین روش اصلاح سطح وجود دارد که با استفاده از موادهای پوششی سخت وو پوششهای کامپوزیتی برای افزایش خواص مکانیکی سطح استفاده میشوند که شامل پوششهای رسوب فیزیکی بخار  و رسوب شیمیایی روکشکاری لیزر یا آلیاژسازی سطح از طریق لیزر و روکشکاری پلاسما  میباشد    و   در این بین روش روکشکاری توسط فرایند جوشکاری یکی از مناسبترین و اقتصادیترین روشهای عملیات سطحی جهت بهبود خواص قطعات صنعتی است  جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ از راحتترین روشهای اصلاح سطح میباشد که امکان تهیه نمونههای زیاد عاری از ترک در لایههای روکش و پیوندهای متالورژیکی خوب در بین فصل مشترک لایه روکش و زیرلایه را فراهم میسازد  و     سرعت جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ در فرایند روکشکاری بهطور معمول کمتر از     میلیمتر بر ثانیه میباشد  بنابراین باید سرعت احتراق جهت انجام واکنش در زیر قوس کنترل گردد  تحت این شرایط  ذرات در داخل حوضچه مذاب شکل میگیرند و باعث ایجاد کامپوزیتی بهصورت درجا با یک فصل مشترک مناسب بین ذرات تقویتکننده و زمینه میشود      روشی که باعث انجام واکنشهای خودبهخودی و تولید مواد سرامیکی مقاوم و بینفلزی میشود سنتز احتراقی نام دارد  سرعت انجام شدن این واکنش به عوامل مهم همچون اندازه ذرات ترکیبات و دمایی اولیه انجام واکنشها وابسته است  افزودن کاربیدها به زمینه و تشکیل پوشش کامپوزیتی که به دلیل سختی بالای کاربیدها بهبود دهندهی خواص سایشی است  کاربرد یافته است  در بین ذرات سرامیکی  دارای نقطه ذوب و سختی بالا  پایداری حرارتی و شیمیایی خوب و از همه مهمتر مقاومت به سایش عالی میباشند  این ویژگیهای برجسته در این ذرات  آنها را بهعنوان ترکیبات محافظ برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر سایش مکانیکی و حرارتی است در اولویت قرار میدهد  در سالهای اخیر پژوهشهایی پیرامون اعمال پوششهای کامپوزیتی بر روی سطح توسط فرایند جوشکاری صورت گرفته است که به چند مورد آن اشاره شده است  وانگ و همکاران  از مخلوط پودری  جهت تشکیل پوشش کامپوزیتی  



طریق جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ استفاده کردند  نتایج بررسی آنها نشان داد که در اثر حرارت بالای جوشکاری و در نتیجه انجام واکنش بین مخلوط پودری اولیه  تشکیل پوشش کامپوزیتی مذکور باعث افرایش سختی و مقاومت به سایش سطح فولاد شد  ماسانتا و همکاران     با ایجاد پوشش کامپوزیتی  از طریق جوشکاری لیزر با سرعتهای متفاوت جوشکاری بر روی سطح فولاد زنگنزن    به بررسی تاثیر آن پرداختند  نتایج حاصله نشان داد که تشکیل پوشش کامپوزیتی  منجر به افزایش سختی و مقامت به سایش سطح فولاد موردنظر شده است  بویتز و همکاران     به بررسیی سنتز بر روی فولاد زنگنزن با استفاده از فرایند جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ پرداختند  مشاهده گردید که ذرات سیلیسیم بهطور کامل در حین فرایند روکشکاری حل شدند که در مقدار پایین ریزساختار شامل دندریتها میباشد  این در حالی است که با افزایش مقدار پودر کاربیدهای اولیه  بر روی سطح تشکیل شد که این موض باعث افزایش سختی سطح فولاد موردنظر گردید  لین و همکاران  و  تاثیر لایه روکش روی ریزساختار و خواص سایشی فولاد قالب   را با استفاده از فرایند جوشکاری قوسی تنگبشن با گاز محافظ بررسی کردند  آزمایشها نشان داد که در حین فرایند روکشکاری  پودرر بهعلت حرارت بالای جوشکاری تجزیه شده و در اثر ذوب و انجماد سریع در فرایند جوشکاری تبدیل به فازهای شبهپایدار و پیچیده که درنهایت با تشکیل این فازها افزایش استحکام و مقاومت به  در سطح فولاد حاصل شد  در پژوهشی دیگر  مددی و همکاران       با اعمال روکش استلایت و بدون حضور فاز تقویتکنندهی حکلا با درصدهای متفاوت بر روی زیرلایه فولاد  و   بهوسیله جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ  به بررسی ریزساختار و سختی روکش اعمالشده پرداختند  نتایج نشان داد که سختی نمونهها در حضور فاز تقویتکنندهی همراه با استلایت   نسبت به نمونههای بدون فاز تقویتکننده بالاتر میباشد که علت آن تشکیل فازهای کاربیدی سخت  در بین دندریتها در حین انجماد روکش میباشد  با توجه به تحقیقات انجامشده که تاثیر آلیاژها و دادههای مختلف جوشکاری با و بدون لایه میانی بر ریزببباختار و خواص مکانیکی روکش ایجاد شده مورد بررسی قرار گرفته است  هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی تشکیل پوشش کامپوزیتی  کلا بر روی سطح فولاد زنگنزن آستنیتی   با استفاده از جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ میباشد  درنهایت پس از انجام فرایند روکشکاری جهت بررسیهای ریزساختاری و فازی در لایههای روکش از میکروسکوپهای نوری و الکترونی و آنالیز پراش پرتوایکس استفاده شده است  سختی لایه روکش نیز توسط آزمون میکروسختی سنجی ویکرز و خواص سایشی سطح توسط دستگاه پین بر روی دیسک مورد بررسی قرار گرفت     روش آزمایش موادد اولیه و آمادهبببازی قبل از روکشکاری در این تحقیق پودرهای  با اندازه متوسط ذرات به ترتیب    میکرومتر استفاده شد  جهت انجام فرایند روکشکاری ورق فولاد زنگنزن  میلیمتر مکعب و با



ترکیب شیمیایی مشخص شده در جدول   بهعنوان زیرلایه انتخاب و بریده شد  خواص مکانیکی فولاد زنگنزن  ه  مورد استفاده در جدول آورده شده است  قبل از اعمال پوشش بر روی زیرلایه  سطح آنها بهمنظور حذف چربی و آلودگیهای سطحی ابتدا سنبادهزنی شد  سپس توسط استون شستشو و تمیز گردید  جدول   نسبت مولی نمونههای پودری استفاده شده در این تحقیق را نشان میدهد  در این تحقیق دو ترکیب پودری متفاوت به کار گرفته شده است  در ترکیب اول  مخلوط پودری بر پایه واکنش آلومینوترمال  انتخاب شد  انجام واکنش و احیای اکسید توسط آلومینیم در حضور کربن باعث تشکیل فاز کاربیدیی قابلتوجهی در سطح میشود که نحوه انجام این واکنش مطابق با رابطه     میباشد       در ترکیب دوم منبع کربن تغییر یافت و از کاربید بور جهت انجام واکنش طبق رابطه     استفاده



در یک واکنش گرمازا چنانچه دمای ادیاباتیک بیشتر از   کلوین باشد  واکنش میتواند بهصورت خودبهخود انجام شود       دمای آدیاباتیک بهدست آمده برای رابطه    بهترتیب کلوین میباشد  از اینرو هر دو واکنش قابلیت خود پیشروندگی را دارند  بنابراین با انتخاب و ایجاد شرایط بهینه جوشکاری  میتوان فاز کاربیدی قابل توجهی را درون زمینه آستنیتی فولاد زنگنزن ایجاد کرد  بهمنظور ترکیب پودری همگن و یکنواخت  مخلوط پودرهای موردنظر توسط دستگاه آسیابکاری سیارهای به مدت   دقیقه در سرعت  وص دور بر دقیقه با نسبت گلوله به پودر آسیاب شدند  پس از مخلوطسازی ترکیبات پودری  امکان تفکیک ذرات مجزا در آن وجود نداشت    شکل    تصاویر میکروسکوپ الکترونی گرفته شده از دو مخلوط پودری را نشان میدهد  مخلوط پودرهای آماده شده توسط چسب سیلیکات سدیم  درصد وزنی بهصورت خمیر پیشنشست درآمد  سپس پودر خمیری توسط شابلون مطابق با   شکل     با ابعاد میلیمتر مکعب بر روی سطوح زیرلایهها با ضخامت میلیمتر پوشش داده شد    شکل     مربوط بهه ترکیب پودری میباشد  در نهایت نمونههای پوشش داده شده با پودر خمیری قبل از انجام جوشکاری و بهمنظور خشک شدن و رطوبتزدایی به مدت   ساعت در دمای  درجه سانتیگراد در داخل کوره قرار گرفتند  و    فرایند روکشکاری و مشخصات آزمایشها جهت انجام فرایند روکشکاری با جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ  از عملیات ذوب سطحی  با خارج کردن نمونهها از کوره و پس از سرد شدن در دمای محیط با اعمال جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ بر روی نمونهها فرایند روکشکاری صورت گرفت  پس از اعمال لایهها  جهت مطالعات ریزساختاری در لایههای روکش  نمونهها برای بررسی متالوگرافی بهصورت عرضی برش داده شدند و پس از سنبادهزنی و پولیش کردن جهت آشکارسازی ساختارها توسط محلول کالین گردیدند  از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز عنصری با روش طیفسنجی تفکیک انرژی    جهت مشخص کردن عناصر تشکیل شده و تهیه آنالیز عنصری از ذرات فازی در سطح زیرلایهها استفاده شد  جهت اطمینان از انجام واکنش و تشکیل فازهای مورد نظر در لایههای روکش از سطح آنها آنالیز پراش پرتوایکس گرفته شد  بررسیهای آنالیز ساختاری در هر دو لایه روکش بهدلیل محدویتهای آنالیز پراش پرتو ایکس و وسفص در شناسایی عناصر سبک تشکیلدهنده فازهای تقویتکننده در این پژوهش با محدودیتهای مواجه است  بنابراین برای اثبات بهتر وجود این عناصر استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری گزینه مناسبتری میباشد  از دستگاه میکروسختی ویکرز شرکت کوبا برای مشخص کردن سختی نواحی مختلف نمونهها با بار اعمالی  گرم بهمدت زمان   ثانیه بر روی نمونهها استفاده شده است  از دستگاه آزمون سایش پین رویی دیسک٣ جهت بررسی خواص سایشی پوششهای اعمال شده تحت بار   نیوتن و مسافت  متر استفاده گردید   بحث      ریزببباختار لایههای روکش فرایند روکشکاری توسط جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ بدون ایجاد عیب در لایههای روکش با موفقیت انجام شد  بسته به تعادل عناصر فریتزا و آستنیتزا  ریزساختار فولادهای زنگنزن آستنیتی ریختهگری یا کارشده میتواند کاملا آستنیتی و یا مخلوطی از آستنیت و فریت باشد    شکل     تصویر میکروسکوپ نوری از ریزساختار فولاد زنگنزن  را نشان میدهد که دارای ریزساختار آستنیتی حاوی مقداری فریت باقیمانده  فریت دلتا  در جهت نورد است  فریت دلتا در   شکل     با پیکان مشخص شده است   این فریت از جدایش عناصر فریتزا  بهویژه کرم  در طی انجماد و فرآوریهای ترمومکانیکی ناشی شده است  در بیشتر کاربردها حضور این فریتت نادیده گرفته میشود  اما در ریزساختارهای کار شده حضور آن میتواند باعث کاهش انعطافپذیری و چقرمگی ذاتی فولادهای زنگنزن آستنیتی شود        شکل   بهترتیب تصویر درشت ساختار و ریزساختار نمونه   که نواحی مختلف جوشکاری در آن مشخص شده است را نشان میدهد  در   شکل    ناحیه ذوب در نزدیکی خط ذوب نشان داده شده است  جدایش عناصر آلیاژی و ناخالصی باعثث افزایش محدوده دمای ذوب فلز پایه میشود  محدوده دمای بین لیکوئیدوس و دماهای سالیدوس معمولا برای توصیف میزان ناحیه ذوب جزیی استفاده میشود  پدیدههای متعددی وجود دارند که از طریق ترغیب واکنشهای ذوب موضعی تحت شرایط گرمایی غیرتعادلی بر اندازه این محدوده دمایی تاثیر میگذارند  ذوب موضعی میتواند در داخل دانهها و یا در امتداد مرز دانهها رخ دهد  حداقل سه مکانیزم جدایش یا ترکیبی از آنها وجود دارد که میتوانند به ذوب موضعی در منطقه متاثر از منجر شوند  این مکانیزمها عبارتند از جدایش شکل گیری ناحیه ذوب جزیی در آلیاژ فولاد زنگ نزن اه  به کمکک مکانیزم جدایش در منابع دیگر     و   نیز گزارش شده است  در منطقه متاثر از حرارت اندازه دانهها نسبت به زیرلایه که در   شکل نشان داده شده است  کاهش یافته است  میانگین اندازه دانه در ناحیهه متاش از حرارت و فلز پایه به ترتیب و میکرومتر میباشد  ریزتر شدن دانهها در منطقه متاثر از حرارت نسبت به فلزپایه ممکن است ناشی از وش تبلور مجدد در این منطقه میباشد    شکل و  مربوط به مرکز لایه روکش نمونه   جوشکاری شده میباشد  در هر دو لایه پس از جوشکاری  در اتمام فرایند انجماد در لایههای روکش ریزساختار در مرکز جوش بهعلت سرعت سرمایش بالاتر نسبت به مناطق دیگر بهصورت فریت شبکهایی میباشد  بهطور کلی میتوان گفت ریزساختار فریت شبکهایی در فولادهای زنگنزن آستنیتی زمانی تشکیل میشود که سرعت سرمایش بالا باشد و یا زمانی که نسبت در محدودهی فریت  آستنیت در نمودار شبه دوتایی مریوط به  افزایش یابد     منطقه فصل مشترک لایه روکش و فلزپایه در نمونه   و نمونه   را نشان میدهد  در جوشکاریهای حالت ذوبی  دانههای فلز پایه در خط ذوب بهعنوان زمینه جوانهزنی عمل میکنند  بهدلیل آنکه فلز مذاب حوضچه جوش در تماس مستقیم با این زمینه قرار دارد و بهطور کامل این دانهها را تر میکنند  بنابراین بلورها از فلز مذاب و بر روی این دانهها بدون هیج نمونههای روکش داده شده بر روی فولاد زنگنزن  رشد مشاهده گردید  در  شکل    مرز رشد همبافت با پیکان مشخص شده است  میتوان گفت فریتهای تشکیل شده در منطقه فصل مشترک با فلز پایه یک رشد همبافت را داشتهاند  به این صورت که فریتهای شکل گرفته در فصل مشترک لایه روکش با فلز پایه در امتداد فریتهای موجود در زمینه آستنیتی فلز پایه با یکدیگر پیوند برقرار کردهاند  همچنین این ک رشد بهدلیل اتصال دانههای منطقه جوش به فلز پایه برای منطقه جوش مفید میباشد  این موض باعث جلوگیری از تمرکز تنش در فصل مشترک ناحیه جوش و منطقه متاثر از حرارت میشود  یکی از مشخصههای اصلی ایجاد این ه رشد  تشابه ساختار بلوری و ترکیب شیمیایی فلز جوش و فلز پایه است که میتواند از شکل گیری تنش در فصل مشترک جلوگیری کند  ‌‌        مشخصات فازی و ریزساختار نمونههای روکش داده شده    شکل الگوی پراش پرتوایکس تهیه شده از سطح روکش مربوط به نمونه اول با ترکیب پودری   را نشان میدهد  در این نمونه  مخلوط پودریی بر پایه واکنش آلومینوترمال انتخاب شد  با توجه به الگوی پراش پرتو ایکس  پیکهای مربوط به سطح لایه روکش شامل دو پیک با شدت زیاد است که مربوط به فلز پایه میباشد  همچنین شامل دو پیک با شدت پایینتر بوده که نشاندهندهی فازهای در سطح میباشد و گواهی بر انجام شدن واکنش احتراق در ترکیب پودری موردنظر است  شدت پایین پیکهای مربوط به فازهای تقویتکننده بیانگر این است که در اثر واکنش احتراقی در ترکیب پودری مقدار قابلتوجهی از حرارت در اثر واکنش   شریفی تبار و همکاران  برای برطرف کردن این مشکل در واکنش



افزودن با درصدهای مختلف و استفاده از ترکیب پودری بر روی سطح فولاد باعث کاهش میزان اتلاف حرارت در اثر واکنش احتراقی در این ترکیب شدند  درنتیجه حجم رسوبات در زمینه افزایش یافت  اولین واکنش در ترکیب پودری نمونه اول جهت انجام سنتز احتراقی و تشکیل کامپوزیت بر روی سطح در اثر واکنش  واکنش با اکسیژن موجود در  میباشد که باعث آزادسازی    گشته و تشکیل  راا میدهد  سپس    آزاد شده با  واکنش داده و منجربه شکل گرفتن فاز   میشود  ‌‌  تصویر میکروسکوپ الکترونی زمینه لایه روکش نمونه اول در   شکل آورده شده است  در این شکل حضور فاز ثانویهه  خاکستری رنگ با مورفولوژی مکعبی شکل به همراه فاز مشکی رنگ در مرکز آن قابل مشاهده است  در   شکل که با بزرگنمایی بیشتر از زمینه روکش تهیه شده است  آنالیز نقطهای  گرفته شده از نقاط مشخص شده در آن  نقطه در   شکل و  نمایش داده شده است  با توجه به سبک بودن عناصر عدم قابلیت شناسایی آنها توسط دستگاه میکروسوپ الکترونی مورد استفاده  با توجه به شدت پیکهای عناصر میتوان گفت  بهدلیل بالا بودن شدت پیک   در نقطه نقطه مربوط به فاز زمینه  ذره خاکستری رنگ نقطه فص  مربوط به فاز  و ذره مشکی رنگ نقطه میباشد  بر اساس پژوهش وانگ و همکاران   میتواند بهعنوان هستههای اولیه برای ذرات عمل کنند که در آنالیز مربوط به ذره شکل همین دلیل مشاهده میشود  یکی از مزایای این روش پیوند مستحکم ذرات با زمینه است که عدم کنده شدن ذرات در فرایند پولیشکاری نیز دلیلی بر این ادعاست  همچنین استفاده از ترکیب پودری مذکور و سنتز عناصری همچون    در حوضچه جوش میتواند باعث جلوگیری از مصرف شدن عنصر موجود در فلز پایه و ترکیب پودری گردد  حضور عنصر   در فولاد زنگنزن آستنیتی موجب پایداری کربن و جلوگیری از خوردگی بیندانهای در اثر تشکیل کاربیدهای پرکرم  در طول مرزهایی منطقه متاش حرارت جوشش میشود  زیرا این عنصر باعث تشکیل کاربید نوع  میشود که در برابر انحلال در حین جوشکاری مقاوم میباشد     حضور فاز ح   در زمینه آستنیتی جوش فولاد زنگنزن    روکشکاری شده در   شکل نیز حاکی از این میباشد  برای مشخص کردن توزیع عناصر در لایه روکش در نمونه اول از آنالیز سطحی استفاده گردید    شکل   



نحوه توزیع عناصر در لایه روکش نمونه اول را نشان میدهد  همانطور که مشخص است  عناصر اصلی در فاز زمینه آستنیتی و فازهای تقویتکنندهی با پراکندگی رنگ مشخص مربوط به آن فاز که بهترتیب شامل    میباشد از یکدیگر تفکیک شده است  نمونه دوم فاز    دارای خواص مکانیکی و سایش خوب  و همچنین استحکام کششیا زیاد در دمای بالا است  این فاز برخلاف بیشتر ذرات سرامیکیی موجود دارای خواص الکتریکی و حرارتی نیز میباشد  همین جهت برای نمونه دوم از مخلوط پودری   استفاده گردید  هدف استفاده از این ترکیب  تشکیل پوشش کامپوزیتی  بر روی سطح فولاد زنگنزن  ه  بود    شکل       الگوی پراش پرتوایکس گرفته شده از سطح لایه روکش نمونه دوم را پس از اعمال حرارت توسط جوشکاری قوس تنگستن با گاز محافظ را نشان میدهد  همانطور که مشخص است فازهای موردنظر بعد از انجام شدن واکنش احتراقی بر روی سطح تشکیل شده است  وانگ و همکاران   با استفاده از آنالیز حرارتی گرفته شده از مخلوط پودری نشان دادن که برای تشکیلل کامپوزیت از طریق سنتز احتراقی  واکنش بین اجزا تشکیلدهنده پودرها میتواند بهصورت زیر باشد  



مقدار آنتالپی محاسبه شده در هر سه رابطه بالا منفی میباشد و واکنش آنها بهصورت گرمازا است  بنابراین در اش حرارت جوشکاری  مطابق با رابطه     اولین واکنش در ترکیب پودری مذکور  واکنش لف با  میباشد که باعث تجزیه    از اکسید آن میشود  بهدلیل اینکه قابلیت نفوذپذیرینسبت به فص بیشتر میباشد   به سرعت با  کا واکنش داده و ابتدا  تشکیل میشود  سپس آزاد شده با باقی مانده واکنش میدهد و در زمینه بهصورت فاز   قرار میگیرد  در جوشکاری حالت ذوبی بهدلیل حرارت بالای ایجاد شده و نفوذ سریع در واکنش  احتمال تشکیل فاز میانی  فص   نیز بیشتر میگردد  پیک مربوط به این فاز در الگوی پراش پرتوایکس در   شکل      نیز میتواند به همین دلیل ایجاد شده باشد    شکل      نیز بهصورت شماتیک واکنشهای به وجود آمده در ترکیب برای تشکیل فازها را نشان میدهد    شکل       تصویر میکروسکوپ الکترونی از لایه روکش نمونه دوم را نشان میدهد  در این تصویر توزیع ذرات   مکعبی شکل در زمینه و یا تشکیل آنها بر روی ذرات  در سطح فولاد زنگنزن   قابل مشاهده است که با علامت دایره نشان داده شده است    شکل       یکی از ذرات موجود در فاز زمینه را نشان میدهد که در بزرگنمایی بیشتر گرفته شده است  در این تصویر ذره خاکستریی رنگ که با پیکان نیز مشخص شده است  فاز   را نشان میدهد که آنالیز نقطهایی آن در شکل     نشان داده شده است  ذره مشکی رنگ مشخص شده با پیکان در  اشکل     میباشد که آنالیز نقطهایی آن نیز در   شکل    آورده شده است  فاز  در تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آنالیزهای نقطهایی از مناطق مختلف در لایه روکش  قابل شناسایی نبود به همین جهت برای اثبات



وجود این فاز میتوان به آنالیز پراش پرتوایکس گرفته شده از سطح روکش اشاره کرد    شکل نیز توزیع عناصر موجود در ذرات فازی در لایه روکش نمونه دوم را نشان میدهد       خواص مکانیکی        میکروسختی   شکل و    تغییرات سختی مناطق مختلف جوشکاری در نمونههای روکشکاری شده را برحسب فاصله از مرکز جوش نشان میدهد  سختیسنجی در عمق  میکرومتری از سطح فلز پایه انجام گرفت  همانطور که مشخص است در نمونه اول بهدلیل تشکیل کا مپوزیت سختی از حدود هو  ویکرز در زیرلایه به میانگین بین    ویکرز در لایه روکش افزایش پیدا کرده است  در نمونه دومم بهدلیل تغییر



ترکیب و استفاده از پودر در ترکیب پودری مذکور بهعنوان منبع کربن  پس از روکشکاری و تشکیل پوشش کامپوزیتی  در سطح  منجر به افزایش میانگین سختی در لایه روکش مابین ویکرز در مرکز لایه روکش شد  با توجه به نمودار سختی  با حرکت از مرکز جوش بهسمت فصل مشترک  بهدلیل تغییر در ساختار و کاهش حجم فازهای تقویتکننده در منطقه نزدیک فصل مشترک سختی کاهش یافته است  همچنین در منطقه متاثر از حرارت نمونههای روکش داده شده سختی نسبت به زیر لایه افزایش پیدا کرده است  دلیل مشخصی برای این افزایش سختی نمیتوان بیان نمود اما سه دلیل احتمالی این پدیده عبارتند از: افزایش سختی به علت کاهش اندازه دانه با توجه به رابطه هال پچ  رسوب فاز ترد و سخت سیگما  با توجه به حضور فریت دلتا که میتواند سرعت تشکیل فاز سیگما را افزایش دهد  و توزیع تنش پسماند در جوش و مناطق اطراف آزمون سایش برای مقایسه رفتار سایشی نمونههای پوشش داده شده از آزمون سایش پین بر روی دیسک با نیروی  نیوتن در مسافت متر در دمای اتاق استفاده شد  از صفحه  با شماره  بهعنوان جسم ساینده بر روی سطح نمونهها استفاده گردید    شکل    و به ترتیب نمودار کاهش وزن و نرخ سایش  را در نمونههای پوشش داده شده و زیرلایه را نشان میدهد  همانطور که مشخص است در شرایط یکسان آزمون  رفتار سایشی نمونههای پوشش داده تقریبآ برابر زیرلایه که فولاد زنگ نزن آستنیتی   است میباشد  دلیل این موض حضور ذرات تقویتکنندهی همچون  در نمونهی اول ‌‌  در نمونه دوم میباشد که با توجه به چسبندگی بیشتر این فازها در سطح لایه روکش  میزان هدر رفتن مواد در سطح مورد سایش نمونههای پوششی نسبت به زیرلایه کاهش یافته است  اختلافف در کاهش وزن و نرخ سایش در نمونه اول و دوم پوشش داده شده نیز به دلیل بالا بودن میانگین سختی در نمونه دوم نسبت به نمونه اول بوده که باعث افزایش مقاومت به سایش سطح در این نمونه میشود    شکل   تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطح سایش را نشان میدهد  در   شکل سطح سایش مربوط به زیرلایه پس از انجام آزمون



سایش آورده شده است  همانطور که مشخص است مکانیزم سایش خراشان همراه با خطوط برش و ایجاد شیار میباشد   این عامل باعث تشکیل بیشتر محصولات  سطح زیر لایه میشود که در نتیجه مقاومت سایش پایین است    شکل       بهترتیب سطح سایش نمونههای پوششی اول و دوم را نشان میدهد  در این نمونهها مکانیزم غالب در حین سایش عمل شخم زدن میباشد  این ک مکانیزم زمانی بهوجود میآید که ذرات چسبنده سخت در تماس با یک سطح نرم باشند که در نتیجه باعث ایجاد شیارهای کم عمق در سطح مورد سایش میشود که بدون از دست دادن مواد در سطح است     شیارهای ایجادد شده با پیکان مشخص شده است  



     


مشخصات

مشخصات

توسط: ابراهیم بهرامی زاده؛ سلمان نوروزی؛ حامد جمشیدی اول مجله: مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس سال انتشار: 1396 شمسی تعداد صفحات: 10 تاریخ درج: ۱۳۹۶/۳/۲۷ منبع: دیتاسرا

لینک دانلود

لینک دانلود

رمز فایل
رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

گسترش LNG در مقیاس کوچک با سرمایه گذاری بخش خصوصی (Expanding Small-Scale LNG with Private Sector Investment)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): در حال حاضر با وجود منابع جدید در استرالیا و ایالات متحده شاهد وفور LNG جهت کاربردهای در مقیاس بزرگ هستیم. بازیکنان پیشرو بازار همچون شرکت های نفتی بین المللی و شرکت های نفتی دولتی، همراه با افزایش منابع، علاقه زیادی جهت تولید LNG برای کاربری های در مقیاس کوچک از خود نشان می‎دهند. عوامل اصلی رشد ... [ ادامه مطلب ]

تغذیه کشتی توسط مولد قرار گرفته در خشکی (Cold Ironing)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): تصمیمی‎که توسط اسطوره سینمای هالیوود "آرنولد شوارتزنگر" در سال 2006 بعنوان فرماندار ایالت کالیفرنیا گرفته شد، تأثیر چشمگیری بر تجارت شرکت وارتسیلا داشت. وی دستور داد تا به منظور کاهش آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه ای، سواحل ایالت کالیفرنیا به سیستم برق رسانی از خشکی به کشتی (Cold ironing) مجهز شوند. این تصمیم باعث ... [ ادامه مطلب ]

تولید برق از امواج دریا (Catching the Surge)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): در ماه سپتامبر وارتسیلا اعلام نمود که با شرکت AW-Energy جهت تولید برق از امواج دریا همکاری خواهد نمود. تکیه گاه یاتاقان های فلزی، یاتاقانهای کامپوزیتی، محفظه های آب بند لبه ای و کوپلینگ های هیدرولیک مورد استفاده در اولین WaveRoller مقیاس واقعی شرکت AW Energy، توسط وارتسیلا فراهم شده است. تجهیزات مورد استفاده در ... [ ادامه مطلب ]

برق رسانی به شبکه های ایزوله (Powering Isolated Grids)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): مجله in detail (شماره 2، 2017): این مطلب به مطالعه بر روی یک نیروگاه برق هیبریدی (مرکب) وارتسیلا (موتورهای احتراق داخلی و ذخیره کننده های انرژی) و ارزش افزوده ای که می‎تواند در اثر صرفه جویی اقتصادی و بالا بردن راندمان برای صاحبان و بهره برداران آن بهمراه داشته باشد می‎پردازد. نیروگاه هیبریدی مورد مطالعه مشتمل بر ... [ ادامه مطلب ]

آشنایی با قراردادهای عرضه LNG در مقیاس کوچک (Decoding Small-Scale LNG Supply Contracts)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): همراه با آمدن یک سوخت جدید سؤالی به ذهن متبادر می‎شود: هزینه کردن برای آن تا چه حد منطقی است؟ مقیاس معاملات انجام شده بر روی نفت خام در سطح جهان به گونه ای است که به شفافیت قیمت آن در بازار می‎انجامد. از آنجا که معیارهای سنجش متعدد و تأمین کنندگان فراوانی در بازار وجود ... [ ادامه مطلب ]

توسعه روش طراحی و بهینه‌سازی پارامترهای عملکردی و هندسی بویلر بازیاب حرارتی با سه سطح فشار با بکارگیری تئوری ساختاری
فايل پيوست

چکیده طراحی بهینه و بهبود عملکرد مولدهای بخار بازیاب حرارتی تأثیر قابل توجهی بر بازدهی حرارتی نیروگاه های سیکل ترکیبی دارند. بنابراین، مولد بخار بازیاب حرارتی باید به گونه ای طراحی شود که میزان بازیابی حرارتی را بیشینه نموده و عملکرد کل نیروگاه را بهبود بخشد. در این مقاله، یک روش طراحی و بهینه سازی مولد بخار بازیاب حرارتی با سه ... [ ادامه مطلب ]

مطالعه تجربی متغیرهای فرا‌یند ریخته‌گری مدل فومی فداشونده با استفاده از روش تاگوچی
فايل پيوست

چکیده روش ریخته‌گری مدل فومی فدا شونده، یک روش نوین برای ریخته‌گری قطعات پیچیده می‌باشد که علاوه بر داشتن مزایای فنی و اقتصادی نسبت به روش سنتی دارای مزایای زیست محیطی نیز بوده و از این‌رو مورد توجه ویژه قرار گرفته است. در این پژوهش به بررسی اثر متغیرهای چگالی فوم، دمای ذوب‌ریزی و ویسکوزیته پوشان که از اثرگذارترین متغیرهای فرآیند ... [ ادامه مطلب ]

مقایسه تاثیر چیدمان مختلف تکنولوژی دنده‌های ٧ شکل در افزایش توربولانس جریان و انتقال حرارت در خنک کاری داخلی پره‌های توربین گاز
فايل پيوست

چکیده افزایش دمای گاز ورودی به توربین‌های گازی باعث افزایش قدرت و راندمان حرارتی آن‌ها خواهد شد. با توجه به محدودیت دمایی آلیاژهای مورد استفاده، به‌کارگیری روش-هایی جهت کاهش دمای اجزای توربین گاز به‌خصوص پره‌های توربین، امری ضروری خواهد بود. امروزه تکنولوژی دنده‌های V شکل نیز به علت انتقال حرارت مناسب، مورد توجه محققان و پژوهشگران خنک‌کاری داخلی پره‌های توربین گاز ... [ ادامه مطلب ]

بهبود عملکرد تکنیک روانکاری کمینه در فرایند سنگزنی با استفاده از نانوسیال ترکیبی و ارتعاشات التراسونیک
فايل پيوست

چکیده تکنیک روانکاری کمینه در فرآیند سنگزنی دارای مزایای متعدد فنی و اقتصادی است. این تکنیک نه تنها عملکرد فرآیند سنگزنی شامل یکپارچگی سطح، نیروهای سنگزنی و سایشِ چرخ سنگ را بهبود می‌بخشد. بلکه به دلیل مصرفِ بسیار پایین سیال برشی، تکنیکی سازگار با محیط است. با وجود چنین مزایایی، این تکنیک به دلیل مصرف پایین سیال برشی، دارای مشکل جدی ... [ ادامه مطلب ]

بررسی اثر نصب بالچه متحرک در دیسک گذردهی هوای انتهای چتر فرود
فايل پيوست

چکیده در این پژوهش با اعمال تحریک اجباری در میدان سیال، اثرات استفاده از ابزارهای کنترلی جدید بر رفتار چتر فرود و میزان کارایی آن مورد مطالعه قرار می‌گیرد. مدل‌سازی انجام شده با نرم‌افزار تجاری فلوئنت شبیه‌سازی و تحلیل شده‌است. ابتدا هندسه‌ی کلی پیشنهاد می‌گردد. این شبیه‌سازی‌ها در مورد تأثیر این تحریک بر رفتار جریان، کارایی چتر، نقاط پرفشار چتر اطلاعات ... [ ادامه مطلب ]

فایل اکسل جامع طراحی دیوار حائل (با در نظر گرفتن نیروی زلزله)
فايل پيوست

تک فایل اکسل طراحی دیوار حائل (با در نظر گرفتن نیروی زلزله) دیوار حائل یا سازه نگهبان بنایی است که به منظور تحمل بارهای جانبی ناشی از خاکریز پشت دیوار، سازه ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 7500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

2 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیون تجهیزات افقی، قائم و پیت (Air Separation Units, Heat Exchangers, Drums, Pits...)
فايل پيوست

2 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیونهای تجهیزات: Air Separation Units, Heat Exchangers, Horizontal & Vertical Drums, Pits پالایشگاه ها و مجتمعهای پتروشیمی مجموعه هایی متشکل از تجهیزات گوناگون صنعتی هستند؛ تجهیزاتی ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 9500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

3 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیون های تجهیزات دینامیک: Compressors & Pumps (reciprocating & centrifugal), Oil-Water Skid
فايل پيوست

3 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیونهای تجهیزات دینامیک: Compressors & Pumps (reciprocating & centrifugal), Oil / Water Skid در ساخت یک مجتمع پتروشیمی تجهیزات متعددی مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

دستورالعمل جامع آشنایی با اصول طراحی سکوهای ثابت فلزی دریایی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 25000 تومان

دستورالعمل کاربردی و گام به گام طراحی سازه های باز بتنی (پایپ رک ها) و فونداسیون
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 15000 تومان

دستورالعمل طراحی سازه های فولادی به روش DIRECT ANALYSIS METHOD بر اساس آئین نامه AISC با استفاده از نرم افزارهای SAP و ETABS
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان

دستورالعمل طراحی فونداسیون های تجهیزات ارتعاشی (چرخشی، رفت و برگشتی)ـفارسی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان

تقویت کننده ی شبه تفاضلی کلاس-AB برمبنای اینورتر CMOS برای کاربردهای HF
فايل پيوست

 Abstract This paper presents a CMOS inverter-based c1ass-AB pseudo differential amplifier for HF applications using new sim pIe rail-to-rail CMFB circuit. The proposed circuit em ploys two CMOS inverters and the ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 5000 تومان

روش جاروب رو به عقب، برای حل پخش بار در شبکه های توزیع
فايل پيوست

Abstract A methodology for the analysis of radial or weakly meshed distribution systems supplying voltage dependent loads is here developed. The solution process is iterative and, at each step, loads are ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 8000 تومان

بازسازی سه بعدی و تشخیص چهره با استفاده از ICA مبتنی بر هسته و شبکه های عصبی
فايل پيوست

Abstract Kernel-based nonlinear characteristic extraction and classification algorithms are popular new research directions in machine learning. In this paper, we propose an improved photometric stereo scheme based on improved kernel-independent component ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 9000 تومان

ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
ایمیل:
support.datasara[AT]gmail[دات]com

Copyright © 2018