آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V لیزری

آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V لیزری – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه متالورژی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

آلیاژ سازی لایه سطح آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V از طریق فرآوری لیزری

چکیده

هدف: هدف این مقاله اصلاح خواص لایه سطح آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V از طریق فناوری آلیاژ سازی لیزری می باشد.

طراحی/ روش/ رویکرد: فرآوری لیزری بر روی نمونه های تحت پوشش قرار گرفته یا اندود شده با پودرهای گرافیت و BN در یک جریان نیتروژن انجام گرفت. توپوگرافی / مکان نگاری سطح لایه مذاب لیزر مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز ریزساختار، سطح شکستگی و ترکیب شیمیایی نیز با استفاده از میکروسکوپ نوری Epiphot 300 و میکروسکوپ الکترون پویشی / روبشی Novascan 30، مجهز به تشخیصگر اشعه X EDS، انجام شد. ترکیب فاز با استفاده از پراش سنج اشعه X (فیلیپس) با تابشCu_Kα  اعمال گردید. سختی ویکرز تحت بار ۹۶/۱ نیوتن و توان ترموالکتریک (حرارتی- برقی) نیز بر روی سطح سطوح مقطع برآورد شد.

یافته ها: فرآوری لیزر سبب ایجاد لایه سطح متشکل از ذرات سرامیک سخت TiC، TiN و TiB، قرار گرفته در یک ماتریس مارتنزیتی شکل پذیر و نرم، شده است. زیر این لایه، منطقه حرارت دیده حاوی فاز  Ti_α مارتنزیتی نیز وجود دارد. سختی حاصل شده بر روی لایه سطح مقطع در مقایسه با جنس پایه قابل توجه و بیشتر می باشد. سطح بالای سختی (HV 920 – 570) را می توان در ارتباط با تشکیل فازهای TiN، TiC و TiB دانست. توان ترموالکتریک نیز به میزان قابل توجهی به هنگام افزایش سختی کاهش یافته که خود موجب گردید تا قابلیت ارزیابی فرآیند آلیاژ سازی حاصل شود.

محدودیت ها/ تلویحات تحقیقاتی: حوزه تحقیقات در تناسب با بررسی ریز ساختار، ترکیب فاز و اثرات سختی فرآیند آلیاژ سازی لیزری محدود شده است. به منظور ارزیابی تاثیر فناوری آلیاژ سازی لیزری بر روی دوام لیزر، آزمایشات مکمل مقاومت در برابر سایش نیز در تحقیقات آتی انجام خواهند شد.

تلویحات عملی: آلیاژ سازی سطح به وسیله تابش لیزر به  عنوان  فرآیندی  با  قابلیت تولید پوشش ها / اندود های متشکل از ماتریس فلزی و تقویت شده بوسیله ذرات سرامیکی، مورد بررسی قرار می گیرد. این راهکار می تواند سبب افزایش دوام اجزای ساخته شده از آلیاژهای تیتانیوم شود.

اصالت/ ارزش: محدوده وسیعی از بررسی ها حاوی آنالیز ریز ساختار، فاز و ترکیب شیمیایی همراه با ارزیابی شکست نگاری و توان ترموالکتریک سبب می شود تا قابلیت اعمال آنالیزهای عمقی در زمینه کارایی فرآیند آلیاژ سازی بوجود آید.

کلمات کلیدی: فرآوری سطح، آلیاژ تیتانیوم، فرآوری لیزر، ریزساختار، ترکیب فاز

آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V لیزری

۱- مقدمه

تیتانیوم و آلیاژهای آن به طور گسترده در صنعت هوانوردی، پزشکی و صنایع مهندسی مورد استفاده قرار می گیرند که علت آن خواص مخصوص آنها نظیر وزن سبک، استحکام عالی در مقایسه با نسبت وزن، مقاومت در برابر خوردگی و خواص کاملا ممتاز دمایی بالا می باشد. مهندسی سطح اجزای آلیاژ تیتانیوم راهکارهایی را فراهم می آورد که از طریق  آنها  خواص  حجیم  مد نظر  را  می توان در تعامل با مقاومت افزایش یافته در برابر فرسایش به کار گرفت [۱، ۲]. فناوری های مختلف لایه های سطحی به منظور حاصل آوردن سخت گردانی سطحی اجزای ماشینی / سیستمی ساخته شده از آلیاژهای تیتانیوم به کار گرفته شده اند. این لایه ها در بردارنده سختی بیشتر و مقاومت بالاتر در برابر فرسایش در مقایسه با جنس/ ماده پایه می باشند [۳-۷]. فرآوری های ذوب سطح لیزر معرف یک راه حل علی الخصوص جذاب می باشند که در آنها محافظت مکفی و عمیق مد نظر است. آلیاژ سازی سطح لیزر مشخص کننده رویکردهای بسیاری می باشد اما هنوز شاهد توسعه چندانی در خصوص افزایش مقاومت  در  برابر فرسایش  نمی باشیم که باید بر روی آنها کار شود. تحقیقات تجربی نسبتا زیادی در ارتباط با مطالعه تاثیر نیتروسختی/ نیتروژن دهی لیزر اختصاص یافته است [۸-۱۲]. نیتریدهای تیتانیوم که در ناحیه مذاب لیزر شکل می گیرند سبب سخت شدن و افزایش مقاومت در برابر فرسایش آلیاژهای تیتانیوم می شوند، اما با این وجود لایه های نیترید شده حاوی منافذ، لبه های متخلخل و ترک خوردگی هایی نیز هستند، …

آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V لیزری

۲- مواد و روش تحقیقات

مواد تست شده شامل آلیاژ تیتانیوم a+b دوفازه مارتینزیتی ذوب خلاء با داشتن ترکیب ذیل (درصد وزنی) می باشد:

آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V لیزری

۳- نتایج و تحلیل آنها

تابش لیزر از تاثیر قابل توجهی بر روی تبدیلهای فاز پودرها و لایه های ذوب مجدد – زمینه، در نتیجه چگالی قابل توجه توان، برخوردار می باشد. سطح مسیرهای ذوب شده (شکل ۲) نشان دهنده ظاهر مشخصه و توپوگرافی / مکان نگاری آنها است که خود در شکل ۳ ارائه گردیده است. رشد ریز ساختار و ترکیب فاز، که خود مشخص کننده خواص ناحیه ذوب مجدد می باشد، تحت شرایط ذیل اعمال گردید:

• گرمادهی و سرمادهی سریع نامعمول پس از قطع عمل تابش لیزر که خود سبب ایجاد گرادیان های حرارتی قابل توجهی شده است.

• فرآیند مختصر گرمادهی و سرمادهی متعاقب

• سرعت بالای جریان همبرداری (کنوکسیون) سبب تحرک یا جنبش شدید و توزیع یکنواخت BN و گرافیت در داخل استخر مذاب می شود.

تلاطم شدید ماده آلیاژ در استخر مذاب خود ناشی از خصوصیت آلیاژ سازی لیزری بوده که همراه با حرکت های همبرداری حرارتی و گرانشی خواهد بود. همبرداری حرارتی موئینه ای به عنوان ضروری ترین فرآیندی بشمار می آید که تاثیر ترکیب شدگی را بوجود می آورد. این مورد شامل حرکت سیال، بواسطه وابستگی تنش سطح بر دما، همراه با ناهمگنی گرمایشی سطح استخر مذاب، می باشد.

آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V لیزری

۴- نتیجه گیری

پوشش / اندود BN + C مذاب لیزر بر روی آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V سبب ایجاد لایه سطحی شده است که متشکل از فاز های سرامیک سخت TiC، TiN و TiB می باشد که در ماتریس مارتینزیتی به صورت نرم و شکل پذیر قرار گرفته اند. در بخش فوقانی مناطق آلیاژ سازی نواحی ریز ساختار دندریتی نیز وجود دارند. در طی فاز انجماد این دندریت ها در امتداد با مسیر حداکثری اختلاف درجه حرارتی رشد می کنند. جهت گیری این دندریت ها در داخل استخر مذاب منوط به مسیر جریان می باشد. در ناحیه تحتانی ذرات سوزنی شکل نیز وجود خواهند داشت که در ماتریس Ti_a قرار گرفته اند. در زیر منطقه حرارت دیده نیز فاز Ti_a مارتینزیتی وجود دارد. سختی حاصل شده بر روی لایه سطح مقطع به طور آشکار در مقایسه با ماده پایه افزایش می یابد. سطح سختی بالا (۵۷۰-۹۲۰ HV) را می توان در ارتباط با تشکیل فازهای TiN، TiC و TiB دانست. توان ترموالکتریک به طور آشکاری با افزایش سختی کاهش یافته و سبب می شود تا امر ارزیابی فرآیند آلیاژ سازی میسر گردد.