کریستالهای TiB بوردهی آلیاژ Ti–۶Al–۴V

کریستالهای TiB بوردهی آلیاژ Ti–۶Al–۴V – 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.

مکانیسم رشد کریستالهای TiB لوله ای تشکیل شده به صورت طبیعی در پوششهای لیزری بوردهی شده بر روی آلیاژ Ti–۶Al–۴V

چکیده

پوشش های محتوی بوریدها به وسیله فرآوری بوردهی لیزری بر روی آلیاژ تیتانیم ساخته شده اند. تصاویر SEM نشان می دهند که بعضی از کریستالها / بلورهای TiB میله مانند با مغز توخالی (پر شده با α-Ti قبل از اچ کاری در پوششها تشکیل می شوند. تشکیل  TiBتوخالی میله مانند به جنبه های زیر نسبت داده می شود: اول اینکه، چون به علت وجود اتمهای بور حل شده در توزیع غیر یکنواخت مذاب در طی انجماد سریع، ترکیب شیمیایی در بعضی نواحی در حوضچه ذوب لیزری هیپواوتکتیک است و در بعضی نواحی دیگر هیپراوتکتیک است، در ابتدا β -Ti به صورت فازهای اولیه در نواحی هیپواوتکتیک حوضچه ذوب کریستاله میشود (تبلور می یابد) و به عنوان یک هسته غیر یکنواخت برای  TiBجهت کریستاله شدن بر روی آن عمل می کند و دوم اینکه، چون پیوند بین B-B از پیوند بین Ti-B و بین Ti-Ti قویتراست، TiB در امتداد زنجیره زیگزاگی B-B و نیز به صورت عادی با جهت زنجیره زیگزاگی B-B رشد می کند تا یک ساختار لوله ای با مغز  β – Ti در آن تشکیل دهد.

کلمات کلیدی: فرآوری لیزری، آلیاژ تیتانیوم، TiB لوله ای، رشد بلور / کریستال

۱- مقدمه

فرآوری بوردهی لیزری روش برجسته ای برای اصلاح خواص سطحی آلیاژ تیتانیم می باشد. فاز تقویت کننده اصلی، TiB، که به صورت طبیعی در لایه های بوردهی تشکیل می شود، ریز ساختارها و خواص مکانیکی را خیلی بهتر از سوبسترای Ti می سازد. این TiB به عنوان یک فاز استحکام دهنده برای اصلاح خواص Ti خالص و آلیاژ Ti توسط تعدادی از محققین گزارش شده است. گورس و همکارانش]۱و۲[ چنین گزارش دادند که TiB میله مانند مدول یانگ بالایی دارد و سفتی Ti خالص را بطور قابل توجهی بالا می برد. آزمایش آتری و همکارانش ]۳[ نشان داد که TiB مدول کشسانی(الاستیک) و مدول برشی Ti-6Al-4V را افزایش میدهد. نتایج آزمایش ما ]۴[ نیز نشان داد که پوششهای لیزری محتوی TiB ریزسختی بالا و مقاومت سایشی عالی دارند و از سوبسترای Ti -6Al-4V در برابر اکسایش مقاومترند. در سالهای اخیر، بعضی از تحقیقات بر مورفولوژی (ریخت شناسی) رشد TiB متمرکز شده است زیرا  TiB بر خواص مکانیکی پوششها اثر دارد. کوی و همکارانش]۵[ چنین گزارش دادند که بطور کلی سه نوع  TiB وجود دارد که بسته به غلظت بور در حوضچه ذوب رسوب می کند: سوزن های ریز، صفحات و سوزنهای درشت (غلظت  B > 1.56 wt%در سیستم چهارگانه Ti -Al-V-B)]6[ و بعضی از کریستالهای TiB درشت اولیه یک مغز توخالی پرشده با Ti دارند] ۵و۷[. آنها تصور کردند که بوریدهای درشت در دمای بالاتر تشکیل میشود و بعضی از آنها از نظر ساختار توخالی هستند و مذاب داخل و اطراف آنها را پر می کند. پس مذاب در هنگام سردشدن جامد میشود تا ماتریس(زمینه) β – Ti (تبدیل β – Ti به a– Ti پایین تر از دمای ۸۸۴^° C) را هم در داخل و هم در اطراف رسوب بورید اولیه تشکیل دهد. از طرف دیگر، لیبرمن و همکارانش]۶[ نیز در هنگام استفاده از گاز خنثی برای اتمی کردن مذاب مایع -Al-V-B Ti دریافتند که فقط  TiBدرشت اولیه و  TiB اوتکتیک ریز تشکیل میشوند. تحقیقات فوق الذکر نشان میدهند که تکنیکهای فرآوری و نیز سرعت انجماد مذاب بر مورفولوژی رشد کریستالهای TiB اثر دارند، بنابراین، در تحقیق حاضر، ما آلیاژسازی سطحی آلیاژ Ti–۶Al–۴V با پودر بور را انجام داده ایم و شیوه رشد کریستالهای  TiBتشکیل شده در پوشش لیزری را بررسی کرده ایم.

کریستالهای TiB بوردهی آلیاژ Ti–۶Al–۴V

۲- روشهای تجربی     

نمونه هایTi-6Al-4V، با اندازه ۲۰mm´۲۰mm´۱۰mm، قبل از عملیات پوشش دهی با کاغذ سمباده ساییده شدند. پودرهای مخلوط شده Ti و B با اندازه ذره میانگین ۱۰µm، نسبت وزنی ۲:۱ و آمیخته شده با محلول پلی اتیلن رقیق بر روی سطح نمونه ها تا ضخامت حدود mm3/0 بطور اولیه پوشانده شدند و سپس خشک گردیدند. از لیزر CO₂ موجی پیوسته kW2 با خروجی توان ۱۲۰۰ W و اندازه خال(لکه) mm2 و سرعت پویش ۸ mm s^-1 برای ذوب کردن سطح نمونه ها استفاده شد. در طی فرآوری، گاز آرگون با فشار MPa 4/0 از طریق یک افشانه (نازل) که با پرتو لیزر هم محور بود، تزریق می شد. نمونه های متالوگرافی با استفاده از روشهای صیقل دهی(پویش) مکانیکی استاندارد تهیه شدند و سپس در یک محلول HF، HNO₃ و H₂O با نسبت حجمی ۲:۱:۴۷ (HF) اچ شدند تا مورفولوژی رشد ترکیبات آشکار شود. ریز ساختارهای پوشش ها به ترتیب با استفاده ازsu-70 SEM  و  H-800 TEM شناسایی شدند.

کریستالهای TiB بوردهی آلیاژ Ti–۶Al–۴V

۳- نتایج و بحث

در شکل ۱a، نمای عمومی پوششها، می توانیم ببینیم که یک ریز ساختار ریز هم در بالا و هم در پایین و بوریدهای درشت در میانه پوششها تشکیل می شود. این پدیده نشان میدهد که اندازه بوریدها بطور قابل توجهی تحت تاثیر سرعت انجماد مذاب قرار میگیرد زیرا این نواحی در بالا و پایین حوضچه ذوب به ترتیب بوسیله هوا و سوبسترا خنک می شوند. شکل b1 نشان میدهد که مورفولوژی بوریدها میله مانند است و دارای قطر چند صد نانومتر تا چند میکرومتر و طول حدود چند ده میکرومتر می باشد اما هیچ بورید درشت اولیه ای تشکیل نمی شود. شکل۲، همانگونه که در مراجع] ۵ و ۷[ گزارش شده، بعضی از کریستالهای TiB  ظاهرا یک مغز توخالی به صورت مفصل تری نشان میدهد. اما تصاویر TEM ( همانگونه که در شکل ۳ نشان داده شده) اطراف مسیر دیگر را نشان میدهد یعنی برخلاف استدلال ارائه شده در مرجع ]۵[، بعضی از ذرات β– Ti در ابتدا رسوب می کنند و به عنوان هسته غیر یکنواخت برای TiB جهت هسته زایی بر روی آن عمل می کنند.

کریستالهای TiB بوردهی آلیاژ Ti–۶Al–۴V

۴- نتیجه گیری

پوشش های محتوی کریستالهای TiB میله مانند بوسیله فرآوری بوردهی لیزری بر روی آلیاژ تیتانیم ساخته شده است. تصاویر SEM نشان دهنده تشکیل یک کریستال TiB با مغز توخالی (پر شده با   Ti α- قبل از اچ کاری) می باشند. بواسطه آنکه اتم های بور حل شده در مذاب نمی توانند در طی انجماد سریع بطور یکنواخت توزیع نشوند، ترکیب شیمیایی در بعضی نواحی در حوضچه ذوب لیزری بصورت هیپواوتکتیک است و در بعضی نواحی دیگر بصورت هیپراوتکتیک می باشد،β- Ti به عنوان فازهای اولیه در نواحی هیپواوتکتیک حوضچه ذوب اول کریستاله می شود و به عنوان هسته غیر یکنواخت برای TiB جهت کریستاله شدن بر روی آن عمل می کند. TiB بر روی یک جوانه β– Ti هسته زایی می کند و سپس در امتداد زنجیره زیگزاگی B-B و نیز به صورت عادی با جهت زنجیره زیگزاگی B-B رشد می کند تا یک ساختار لوله ای با مغز  β – Ti در آن تشکیل دهد.