مکانیزم خزش آلیاژ اکسید فریتی

مکانیزم خزش آلیاژ اکسید فریتی – 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.

مکانیزمهای خزش آلیاژهای تقویت شده به روش پراکندی اکسید فریتی

چکیده

مطالعه مکانیزم‌های خزش آلیاژهای ODS فریتی‌ بر اساس تستهای کششی تراکمی دمای بالا به کمک آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی از نمونه‌های تغییر شکل یافته و مشاهدات محلی از حرکت جابجایی یا دیسلوکاسیون تحت تنش صورت پذیرفت. تنش جریان، حساسیت میزان تنش و وابستگی دمایی آنها بر حسب سخت ‌شدگی محلولهای جامد، تعاملات جابجایی دوسویه، فرآیند اوراون (orowan)، یک مدل جداسازی فعال شده حرارتی و تاثیرات کششی ذرات محلول مورد بحث قرار گرفت. مکانیزمهای کنترل کننده تنش جریان آلیاژهای ODS مشخص گردید.

۱- مقدمه

آلیاژهای تقویت شده بروش پاشیدگی یا پراکندگی اکسید آهن (ODS) دارای بیشترین میزان خزش در درجه حرارتهای از ۹۰۰ تا c º ۱۱۰۰ بوده و به شرح ذیل حاصل می‌شوند: (۱) با مشارکت ذرات اکسید Y-A1 بسیار ظریف در ماتریس فریتی.        (۲) حالت بلورینگی یا تبلور مجدد ساختار در دمای c º ۱۳۵۰ به مدت ۱ ساعت که نتیجه آن بوجود آمدن دانه‌های درشت با نسبت‌های دانه‌بندی بالا (GARs) در جهت تنش (شکل ۱) می‌باشد. حد بالای دمای سرویس این آلیاژها در پی ناپایداری دیسپروسوئید یا حالت پراکندگی در دمای بالای ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد محقق می‌شود.

استحکام خزشی آلیاژهای ODS فریتی همراه با مقاومت اکسیداسیون عالی آنها را بعنوان موادی نوید بخش برای اجزای استراتژیک تاسیسات نیروگاهی مطرح می‌سازد. رفتار خزشی آلیاژهای ODS آهنی بطور گسترده بر روی محصولات تجاری شرکتهایی نظیر Inco انگلستان و Plansee GmbH اطریش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج معرف آن می‌باشند که درک فرآینده‌ای از مکانیسمهای دفرمه‌ شدگی در دمای بالا در زمینه آلیاژهای تقویت شده بروش پراکندی حاصل آمده است.

در این مقاله مکانسیم‌های مسئول رفتار دفرمه شدگی آلیاژهای ODS فریتی مورد بررسی قرار می‌گیرند که در تناسب با ساختار جابجایی نمونه‌های دفرمه شده بصورت یکنواخت و دینامیک حرکت جابجایی که در دماهای بالاتر از c º ۱۰۵۰ که در محل خود مورد بررسی قرار گرفته‌اند می‌باشد.

مکانیزم خزش آلیاژ اکسید فریتی

۲- مواد و آزمایشات

آلیاژهای بررسی شده اینکولوی (Incoloy) MA 956 وPM 2000  بعنوان میله‌ها یا میل‌گردهای متبلور شده مجدد بترتیب با قطر۱۶ الی ۲۰ میلی‌متر فراهم شدند. آلیاژ MA956  دارای ترکیب شیمیایی به شرح زیر است: ۷۴ درصد وزن آهن،‌ Fe –۱۹٫۹  درصد وزنی، کروم – ۴٫۶ درصد وزنی، آلمینیوم –۰٫۳۸ درصد وزنی،‌ تیتانیم –۰٫۵۱ درصد وزنی،‌ Y– 0.019 درصد وزنی، کربن –۰٫۰۱۴ درصد وزنی و نیتروژن  ۰٫۱۹درصد وزنی اکسیژن. جدول ۱ نشان دهنده ترکیبات اسمی آلیاژهای بررسی شده در مقایسه با نوع کانتال (kanthal) بدون- دیسپروسوئید (مشابه با ماتریسODS) می‌باشد.

نمونه‌های ماشینی طولی و استاندارد در معرض بار یا فشار ثابت (تستهای خزشی) یا نرخ – کرنش ثابت (تستهای کششی)  در دمای ۹۰۰ الی ۱۰۵۰ درجه سانتیگراد قرار گرفتند. از تستهای خزشی، نرخ دفرمه شدگی حداقل  بعنوان تابع تنش عملی  (ثابت تا زمانی که کرنش زیر ۰٫۲% می‌باشد) حاصل آمد. تستهای کششی اجازه حاصل آمدن نرخهای دفرمه شدگی بالاتر (بین ۱۰^-۴  و ۱۰^-۱s^-1) را می‌دهد. در مورد دومی، تنش جریان که مترادف با تنش «Plateau» (ظاهر شده در منحنی کششی قبل از کاهش سطح مقطع نمونه) می‌باشد، بعنوان تابع نرخ دفرمه شدگی ثابت (برابر موردی که بوسیله یک ماشین بکار برده می‌شود) اندازه گیری می‌شود. داده‌های دفرمه شدگی تحت عنوان پلات  در برابر  ارائه شده‌اند. شیب این دیاگرام مساوی با نمای تنش m در معادله خزش قانون- توانی نورتون می‌باشد.

مکانیزم خزش آلیاژ اکسید فریتی

۳- ویژگیهای ساختاری آلیاژهای OSD

ساختار متعارف آلیاژهای OSD آهنی بر مبنای ویژگی بلورین شدگی مجدد در شکل ۱ نشان داده شده است. پارامترهای ریزساختار آلیاژهای دریافتی نیز در جدول ۲ ارائه شده‌اند (جاییکه GAR نسبت ویژگی بلوری، f جزء حجمی دیسپرسوئیدها، d میانگین اندازه ذره و l میانگین فضای میان ذره‌ای می‌باشد). هر دو میله‌های MA956 و PM2000 معرف GAR مشابهی می‌باشند، اما دارای بافت متفاوتی هستند. توزیع ذرات اکسید Y-A1 در ماتریس فریتی بصورت نسبتا همگن بوده است. میانگین چگالی جابجایی در آلیاژهای OSD دریافت شده در حدود ۱* ۱۰^۱۳ m/m³ می‌باشد. مقدار چگالی جابجایی بسیار فراتر از نوع معمولی حاصل شده از کریستالهای آنیل شده می‌باشد، که معرف یک روال پس- کششی حدودا ۱۰% است. کانتال آلیاژی مرجع نشان دهنده دانه‌های درشت هم محور در حدود اندازه ۵۴۸ می‌باشد.

مکانیزم خزش آلیاژ اکسید فریتی

۴- نتایج تستهای دفرمه شدگی دمای بالا

شکل ۲ معرف نمودار نرخ دفرمه شدگی حداقل  در برابر تنش جریان  در مقیاس لگاریتمی می‌باشد (که از تستهای خزش و کششی دمای بالا مشخص شده است). این داده‌ها با داده‌های مرتبط با کانتال آلیاژی عاری از- دیسپرسوئید گزارش شده در (۵) مقایسه شده است. تاثیر دیسپرسوئیدها در کاهش نرخ خزش حداقل محرز بوده است که بصورت چندین مرتبه بزرگی در تنش بکار رفته مشابه مشخص شده است. یک افت تقریبا عمودی در پلات  برای آلیاژهای OSD درشت – دانه معمول می‌باشد. این موضوع باعث آشکار شدن یک تنش بحرانی  که در زیر آن نرخ خزش به میزان غیر قابل شمارشی کوچک می‌گردد خواهد شد. همانگونه که در شکل ۲ مشاهده می‌شود، در دماهای بالا و تنشهای بسیار پایین،  با یکنواختی بیشتری همراه با  کاهش می‌یابد، که خود معرف یک تغییر در فرآیندهای کنترل نرخ یا درجه مرتبط می‌‌باشد. بر این مبنا، راج نشان می‌دهد که برای آلیاژهای ODS مختلف در دماهای پایین و تنشهای بالا شیب  متمایل به پیروی از شیب مربوط به کانتال آلیاژی عاری از – دیسپرسوئید دارد، همراه با نماهای تنشی m در حدود ۵-۳ (معمول برای جابجایی خزش فلزات و آلیاژهای ناب).

مکانیزم خزش آلیاژ اکسید فریتی

۵- جابجائیها در آلیاژهای OSD فریتی دفرمه شده و حرکت آنها تحت کرنش/کشش دمای بالا

به منظور درک مکانیسمهای دفرمه شدگی مسئول رفتار خزشی آلیاژهای OSD آهنی این موضوع مفید خواهد بود تا نسبت به ایجاد همبستگی و متقارن ساختن تغییرات شیب در شکل ۲ بطور مستقیم با میکروساختار نمونه‌ها اقدام نمائیم. بنابر این، نمونه‌های انتخابی آلیاژهای MA956 و PM2000 در زمینه حجم دفرمه شدگی همگن آنها مورد بررسی قرار گرفتند.

در کلیه دماها و تنشها اثر متقابل خاص جابجائیها با وجه مشترک متناقص دیسپرسوئیدها مشاهده شد که معرف این نکته است که مکانیسم  مسئول میزان خزش (شکل ۷) می‌باشد.

کلیه تنشهای نزدیک به ارزش بحرانی (که تابع دما و ساختار آلیاژ می‌باشند، مثلا برای PM2000 در )، ساختار جابجایی در مبنای جابجائیهای واحد میانگین چگالی در حدود  مشخص می‌شود. بر این مبنا، هیچگونه زیردانه‌ای تشخیص داده نشده است که احتمالا بواسطه دانه کوچک در ناحیه خزش ثانویه می‌باشد که معمولا کمتر از ۰٫۲% می‌باشد.

مکانیزم خزش آلیاژ اکسید فریتی

۶- مباحثه در زمینه مکانیسمهای دفرمه شدگی دمای بالا برای آلیاژهای OSD فریتی

مقاومت موانع در برابر حرکت جابجایی معرف تنش جریان آلیاژها در دمای بالا می‌باشد. انواع مختلف موانع ممکن است بر روی حرکت جابجایی در آلیاژهای OSD تاثیر گذارند، همانند اتمهای محلول، خط تنش جابجایی خمیده، برش و گذر جابجائیهای دیگر یا فایق آمدن ذرات. تنش جریان از طریق مجموع ذیل مشخص می‌شود:

(الف) یک تنش گرمایی:

مکانیزم خزش آلیاژ اکسید فریتی

۷- نتیجه گیری

تعدادی از عوامل، بظاهر بر روی رفتار خزشی آلیاژهای OSD فریتی دانه درشت تاثیر دارند، همانند بافت، توریع ذره، محدوده تنشها و دما. تشریح کمی دینامیک جابجایی بوسیله مقایسه میکروسکوپی و تستهای رهایی تنش عملی می‌گردد که خود باعث بوجود آمدن نتیجه گیریهای ذیل می‌شود:

• سخت شدگی محلول جامد بعنوان یک مکانیسم استحکام الزامی در دماهای پایین، نزدیک به دمای اتاق، مد نظر می‌باشد.

• در دماهای بین ۳۰۰ و ۴۰۰ درجه سانتیگراد، عملکرد اتصالی تاثیرات متقابل جابجایی دو سویه و مکانیسم اوراون بنظر بر روی مکانسیمهای دفرمه شدگی اشراف دارند.

• کشیدگی اتمسفرهای محلول ممکن است باعث حرکت جابجایی ویسکوز و یا حسایست نرخ – کرنش حداکثر تنش در دماهای متوسط شود.

• اهمیت پراکندگی اکسید در دماهای بالاتر (فراتر از ۹۰۰ درجه سانتیگراد) و به هنگامی که محدوده جابجائیها بوسیله ذرات اکسید منجر به بروز استحکام و مقاومت بیشتر می‌شود، در مقایسه با کانتال آلیاژی عاری از – دیسپرسوئید، بیشتر محرز خواهد شد. در تنشهای بالاتر از ارزش بحرانی، تاثیر متقابل یا تعامل طویل المدت بین جابجائیها را می‌توان دوباره بعنوان یک مکانیسم دفرمه شدگی مهم مد نظر قرار داد.