بررسی فرایند همگن سازی آلیاژ جدید Mn-25Ni-5Cr

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 14، دوره 9، شماره 3، آذر 1394، صفحه 163-178   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

محسن صادقی^{* 1}؛ حجت اله منصوری²؛ مرتضی هادی³

¹کارشناسی ارشد مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

²استادیار، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

³دکترای مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در سال­های اخیر آلیاژهای منگنز-نیکل با توجه به خواص مغناطیسی منحصر به ‌فرد مورد مطالعه محققین بسیاری قرار گرفته‌اند.هدف از این تحقیق، بررسی فرایند همگن سازی آلیاژ ریختگی Mn- 25Ni- 5Cr می­باشد. برای این منظور، آلیاژ مورد نظر در کوره­ی ذوب القایی تحت خلأ، تولید شد. برای بررسی پارامترهای فرایند همگن سازی آلیاژ ریختگی Mn- 25Ni- 5Cr تولید شده، ضمن مطالعه­ی دقیق ساختار ریختگی آلیاژ به کمک میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز عنصری و آنالیز حرارتی افتراقی، عملیات حرارتی در دما و زمان­های مختلف جهت حذف جدایش­های حین انجماد طراحی و اجرا شد. همچنین اثر فرایند کارسرد و فرایند ذوب مجدد بر روی ریزساختار و پارامترهای فرایند همگن­سازی انجام گرفت. نتایج نشان داد، ساختار آلیاژ ریختگی متشکل از هر سه منطقه­ی تبریدی، ستونی و هم محور بوده و جدایش حین انجماد به صورت دندریتی رخ داده است. همچنین مشخص شد که افزایش دما در منطقه­ی تک فاز γ تا C°1000 باعث کاهش زمان همگن سازی به صورت خطی می­شود اما برای حذف کامل جدایش ماکروسکوپی ریختگی و تبدیل ساختار ستونی به هم­محور، 15 ساعت عملیات حرارتی در دمای 1000 درجه سانتیگراد نیاز است. انجام فرایند کارسرد بر روی نمونه­ی ریختگی منجر به کاهش دما و زمان لازم برای فرایند همگن­سازی شد. فرایند ذوب مجدد درکوره­ی ذوب به کمک قوس الکتریکی تحت خلأ سبب توزیع یکنواخت عناصر آلیاژی در نمونه­ی تولید شده در کوره­ی ذوب القایی تحت خلأ شد اما منگنز به شدت تبخیرگردید.

کلیدواژه‌ها

آلیاژ منگنز- نیکل؛ همگن‌سازی؛ جدایش؛ دندریت

مراجع

 

[1]     J. S. Kasper & J. S. Kouvel, “The Antiferromagnetic Structure of NiMn”, J. Phys. Chem. Solids, Vol 11, pp, 231-238, 1959.

 

[2]     Takuro Nakamichi&  Mikio Yamamoto, “Composition, Temperature and Ordering Dependence of Magnetostriction Constants in Nickel- Manganese Alloy”, Journal of the Phisical Society of Japan, Vol 18, pp, 758-766, 1963.

 

[3]     T. J. Hicks, A. R. Pepper&  J. S. Smith, “Antiferromagnetism in γ- Phase Manganese- Palladium and Manganese- Nickel Alloys”, J. Phys. C, Vol 1, pp, 1683-1689, 1968.

 

[4]     F. B. Laux, S. Piegert & J. Rosler, “Braze Alloy Development for Fast Epitaxial High-Temperature Brazing of Single- Crystalline Nickel- Based superalloys”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol 40, pp, 138-149, 2009.

 

[5]     Decristofaro, Nicholas J, Sexton & Peter, “Nickel Brazed Articles”, United States Patent, Pat. No 4302515, 1981.

 

[6]     Dean Anthony Vicent, Ennis Philip James, Manganese- Nickel Alloys, United States Patent, Pat. No 4060429, 1977.

 

[7]     B. Gao & J. Shen, “magnetic properties and magnetic entropy in Heusler alloys Ni50Mn35-xCuxSn15”, Appied Physics A, Vol 97, pp, 443-447, 2009.

 

[8]     H. B. Wang, F. Chen, Z. Y. Gao, W. Cai & L. C. Zhao, “Effect of Fe content on fracture behavior of Ni–Mn–Fe–Ga ferromagnetic shape memory alloys”, Materials Science and Engineering A, pp, 438–440, 2006.

 

[9]     G. E. Bacon & N. Cowlam, “Multiphase Structures in Manganese Rich Mn- Ni Alloys”, Metal Phys, Vol. 3, pp. 6-12, 1973.

 

[10] D. A. Porter & K. E. Easterling, “Phase Transformations in Metals and Alloys”, 2^nd ed, pp, 233-245, Chapman&Hall, 1920.

 

[11] Reed. Hill, Physical Metallurgy Principles, 3rd ed, pp, 569-593, 1992.

 

[12] Engler, “Deformation and Texture of Copper–Manganese Alloys”, Acta mater, Vol. 48, pp, 4827–4840, 2000.

[13] A Choudhury, E Weingartner, Vacuum Arc Remelting, ASM Handbook, Casting, The ASM Handbook Committee, ASM International 9 th edition, Vol. 15, pp, 393-400,1988.

 

[14] M Donachie & J Donachie, Superalloys: A Technichal Guide, ASM International, pp, 50-66, 2002.

 

[15] Winkler, R. Bakish, Vacuum Metallurgy, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1971.