آلیاژ تیتانیم
در نشریات گروه مکانیک-
اعمال ارتعاشات فراصوتی توان بالا در فرآیندهای شکل دهی منجر به تغییر رفتار مکانیکی ماده و کاهش تنش سیلان در حین اعمال ارتعاشات می شود. این امر سبب بهبود شکل پذیری ماده و کاهش نیروهای شکل دهی می گردد. برای بررسی تاثیر ارتعاشات فراصوتی روی مواد مختلف، میتوان از آزمون کشش و فشار استاندارد استفاده کرد. در این پژوهش، برای بررسی رفتار فشاری آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V تحت اعمال ارتعاشات فراصوتی، یک مجموعه طراحی، تحلیل، ساخته و آزمایش شد. ارتعاشات فراصوتی توسط مبدل تولید و از طریق تقویت کننده (بوستر) و ابزار یا سنبه فشارنده (هورن) به نمونه آزمون منتقل می شود. هندسه ابزار (هورن) و شکل مود ارتعاشی (گره یا شکم) و نیز توان اعمال ارتعاشات فراصوتی از جمله پارامترهای موثر در این فرآیند است. از اینرو، شکل های مختلف سنبه ساخته شد تا نمونه در موقعیت گره (حداقل دامنه ارتعاشی) و شکم ارتعاشی (حداکثر دامنه ارتعاشی) قرار گیرد و اثر آن بر روی میزان انتقال امواج و بازدهی آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اعمال ارتعاشات فراصوتی موجب کاهش تنش سیلان ماده (تا حدود 17.36 درصد) گردید. کاهش تنش سیلان به توان ارتعاشات فراصوتی وابسته است و با افزایش توان، تنش سیلان کاهش بیشتری می یابد. همچنین پدیده سخت شوندگی پسماند در این آلیاژ مشاهده نشد و بطور کلی، اعمال ارتعاشات فراصوتی منجر به کاهش کرنش شکست نمونه ها شد. در نهایت تفاوت میزان انتقال ارتعاشات فراصوتی به نمونه ها با سنبه های مختلف مشهود بود و حالت شکل مود ارتعاشی با موقعیت گره ارتعاشی بر روی نمونه اثرپذیری بیشتری را بر روی کاهش تنش سیلان داشته است.کلید واژگان: ارتعاشات التراسونیک، آلیاژ تیتانیم، گره ارتعاشی، شکم ارتعاشی، آزمون فشارSuperimposing high power ultrasonic vibration on metal forming processes changes the mechanical behavior of the material and reduces its flow stress. These phenomena improve the ductility of material and reduce forming forces. To investigate the influence of ultrasonic vibration on various materials, standard compression and tensile tests under ultrasonic vibration could be performed. This research investigates the compression behavior of Ti-6Al-4V alloy under superimposed ultrasonic vibration. For this purpose, a special set-up was designed, fabricated and tested. Ultrasonic vibration is transmitted from the ultrasonic transducer to the booster and then guided by horn (punch) to apply to test sample. Horn geometry, vibrational mode shape and ultrasonic power were selected as input variables. The effect of specimen position in system vibrational mode shape was studied by using different ultrasonic transmitters, which allowed the specimen to place at node and anti-node positions. It is found that ultrasonic vibrations reduced the formability of this alloy. Acoustic hardening phenomena do not observe in this material. Also, flow stress of the material reduced under ultrasonic vibration up to 17.63% which has direct relation to ultrasonic power. In addition, the most efficiency was observed when the specimen placed in the node position.Keywords: Ultrasonic Vibration, Titanium Alloy, Node Position, Anti-node Position, Compression Test
-
نشریه مهندسی مکانیک مدرس، سال بیستم شماره 10 (مهر 1399)، صص 2423 -2432
از آنجایی که پاشش حرارتی، فرآیندی اقتصادی و سریع برای پوششدهی سطح محسوب میشود و میتواند سطحی زبر و تمیز ایجاد نماید، میتوان از آن بهمنظور اعمال لایه واسط در روش اتصالدهی فاز مایع گذرا استفاده نمود. در تحقیق حاضر، اتصال فاز مایع گذرای آلیاژ Al2024 به Ti-6Al-4V با استفاده از لایه واسط فویل برنج و نیز پاشش حرارتی برنج بر روی فلز پایه آلومینیوم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از لایه واسط اعمالی بهصورت پاششحرارتی، بهدلیل ایجاد عیوب مختلف، مجراهای بیشتری برای نفوذ فراهم شده و به همین علت، پتانسیل نفوذ آلومینیوم و تیتانیم در فصل مشترک اتصال افزایش مییابد. سازوکار ایجاد اتصال، مشتمل بر نفوذ مس به سمت آلومینیوم و تیتانیم و تشکیل ترکیبات بین فلزی نظیر TiAl3، TiAl، Al2Cu و AlCuMg و همچنین نفوذ مس از طریق مرزدانههای آلومینیوم و تشکیل فاز یوتکتیک است. تشکیل این ترکیبات بین فلزی با استفاده از طیفسنجی تفکیک انرژی و پراش پرتو ایکس تایید شد. انحلال فلزات پایه در ناحیه اتصال و فرآیند انجماد همدما در حالتی که از لایه واسط پاشش حرارتی استفاده شد، بیشتر و سریعتر از حالتی بود که از فویل بهعنوان لایه واسط استفاده شد. استحکام برشی ایجادشده در حالت استفاده از پوشش برنج پاشش حرارتی، بیشتر (25مگاپاسکال) از حالتی بود که از لایه واسط بهصورت فویل (14/6مگاپاسکال) استفاده شد. این کاهش استحکام، میتواند بهعلت تجمع و رشد ترکیبات ترد بین فلزی در نزدیکی فصل مشترک اتصال، بهدلیل کاهش پتانسیل نفوذی آلومینیوم و تیتانیم در ناحیه اتصال باشد.
کلید واژگان: فاز مایع گذرا، فویل برنج، پاشش حرارتی، آلیاژ آلومینیوم، آلیاژ تیتانیم، ریزساختارThermal spraying is economical and rapid coating process that creates a rough and clean surface. As a result it can be used for applying the interlayer in transient liquid phase bonding. In the present study, transient liquid phase bonding Al 2024 to Ti-6Al-4V was investigated using brass interlayer, where the interlayer was Cu-Zn foil Cu-Zn thermal spray coat on Al substrate, respectively. The results show that by using thermal spray coat as interlayer, because of the formation of different defects that can be considered as diffusion channels, diffusion potential of Ti and Al becomes higher at the interface. It is concluded that the mechanism of bonding formation involves the diffusion of Cu into Al and Ti base materials and formation of TiAl، TiAl، Cu2 Al and AlCuMg phases and also diffusion of Cu through Al grain boundaries and formation of eutectic phases across the grain boundaries. The formation of these intermetallic phases was confirmed by energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction. Dissolution of the base metals in the joint area and the isothermal solidification process of the thermal sprayed interlayer is more and faster than the foil interlayer. The joint with thermal spray brass coat as interlayer, gives higher shear strength of 25 MPa in comparison with the case of using brass foil as interlayer (14.6 MPa). The decrease in bond strength can be attributed to aggregation and growth of the brittle intermetallics near the joint interface due to lower diffusion potential of Ti and Al in the joint zone.
Keywords: Transient liquid phase, Brass foil, Al alloy, Ti alloy, thermal spray, microstructure -
به علت خواص ذاتی تیتانیم وآلیاژهای آن، کاربرد این گروه از مواد در صنایع مختلف افزایش یافته است. آلیاژهای تیتانیم به علت استحکام فراوان و نرخ انتقال حرارت کم، دارای قابلیت ماشین کاری ضعیفی هستند. روش ماشین کاری، به کمک لیزر می تواند قابلیت ماشین کاری مواد با استحکام بسیار را از جنبه های مختلف بهبود بخشد. در فرایند ماشین کاری به کمک لیزر، تابش پرتو لیزر بر سطح قطعه کار در جلوی ابزار برش و هم زمان با عملیات براده برداری، باعث گرمایش موضعی در قطعه کار و کاهش استحکام برشی آن می شود. کاهش استحکام قطعه کار، در ناحیه براده برداری، تغییر رفتار ماده و بهبود وضعیت ماشین کاری را باعث می شود. در تحقیق حاضر، میزان تاثیر فرایند ماشین کاری به کمک لیزر با تغییر متغیرهای فرایند نظیر سرعت برشی، نرخ پیشروی، توان لیزر و دمای ناحیه براده برداری بر قابلیت ماشین کاری آلیاژ Ti6Al4V، از آلیاژهای پرکاربرد تیتانیم از نظر معیار انرژی مخصوص تراش و زبری سطح و شکل براده نسبت به ماشین کاری سنتی بررسی شده است. نتایج ماشین کاری به کمک لیزر، بیانگر کاهش 30درصدی انرژی مخصوص تراش و بهبود زبری سطح، در مقایسه با ماشین کاری سنتی است.کلید واژگان: ماشین کاری به کمک لیزر، قابلیت ماشین کاری، آلیاژ تیتانیم، عملیات تراشکاریThe use of titanium and its alloys has increased in various industries recently, because of their superior properties of these alloys. Titanium alloys are generally classified as difficult to machine materials because of their thermo-mechanical properties such as high strength-to-weight ratio and low thermal conductivity. Laser Assisted Machining (LAM) improves the machinability of high strength materials in various aspects. LAM is a high temperature cutting process using a laser beam as the heat source. The laser is used as an intense heat source to increase workpiece temperature locally and decrease the strength of the machined material in front of the cutting tool. Decreasing of workpiece material strengh in material removal region resulted to improvement of material removal conditions. In this study the effectiveness of the LAM on machinability of Ti6Al4V is invetigated by compared to conventional machining in varying process parameters such as cutting speed, feed rate, laser power and material removal temperature. The machinability of the titanium alloy under varying conditions is evaluated by examining specific cutting energy, surface roughness and chip morphology. This investigation has shown that LAM reduces specific cutting energy about 30% and improvement of surface roughness as compared to conventional machining.Keywords: Laser Assisted Machining (LAM), Machinability, Titanium alloy, Turning operation
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.