مکانيزم آلياژسازي مکانيکي

مکانيزم آلياژسازي مکانيکي
ذرات پودر در هنگام آسياكاري به هم جوش مي­خورند، مي­شكنند و دوباره جوش مي­خورند. اين عمل اساس فرآيند آلياژسازي به حساب مي­آيد. در هر برخورد در حدود 1000 ذره با وزن تقريبي mg0.2 با هم درگير مي­شوند. تعداد ذرات درگيرشده با توجه به اندازه ذرات، نسبت قطر گلوله به قطر ذرات، مقدار پودر اوليه و چگالي گلوله­ها متغير است. نيروي حاصل از اين برخورد باعث تغيير فرم و شكست آن­ها مي­شود. سطح جديد به­­وجود آمده توانايي آن را دارد كه ذرات را دوباره به يكديگرجوش دهد و باعث افزايش اندازه دانه­ي آنها شود. ذرات كامپوزيت در اين مرحله تركيب متفاوت از حالت اوليه خود را دارند. با ادامه­ي تغيير شكل، ذرات كار سخت مي­شوند و با مكانيزم خستگي يا شكست ترد مي­شكنند. در اين مرحله تمايل به شكست بيشتر از جوش سرد است. به علت ضربه­ي گلوله­هاي خرد كننده ساختار دانه­ها اصلاح مي­شود اما اندازه ذرات به همان صورت باقي مي­ماند. در نهايت فضاي بين لايه­اي كاهش مي­يابد و تعداد لايه­ها در ذرات افزايش مي­يابد. اگرچه اثر اندازه ذرات ممكن است زياد نباشد در حد 0.1 درصد، اما وقتي انرژي زياد مي­شود اين اثر هم بيشتر مي­شود تا حد 1 درصد. انرژي باقي­مانده به شكل حرارت است كه بسيار زياد است اما مقداركمي از آن براي تغيير فرم الاستيك و پلاستيك ذرات پودر استفاده مي­شود. بعد از طي يك زمان معين كه سرعت جوش خوردن ذرات به يكديگر به تعادل مي­رسد حالت پايدار به­وجود مي­آيد و در نهايت منجر به كاهش متوسط اندازه ذرات مي­شود. رسيدن به اين حالت تعادل بسيار مهم است و تا وقتي كه ذرات به اين مرحله نرسند شروع واكنش امكان پذير نخواهد بود. از طرف ديگربه علت ريز بودن ذرات، احتمال به هم چسبيدن و آگلومره شدن آنها بسيار زياد است، بنابراين گيلمن و بنيامين سعي كردند تا با ارائه­ي دو روش زير به بهبود فرآيند شكست و كاهش جوش سرد بين ذرات كمك كنند. تغيير فرم پلاستيك و جوش سرد در ذرات به محيط آسيا و داكتيليتي مواد بستگي دارد. در روش اول كه در آسياي مرطوب كاربرد دارد با اصلاح سطح پودر تغيير فرم يافته، توسط اضافه كردن عامل كنترل كننده فرآيند (PCA ) سطح تماس لازم براي جوش سرد ذرات كاهش مي­يابد. در روش دوم كه با تغييراتي در مرحله­ي تغيير فرم ذرات همراه است، ذرات پودر قبل از اين­كه توانايي لازم براي تغيير فرم و كرنش­هاي فشاري لازم براي جوش سرد را پيدا كنند مي­شكنند.
اين مرحله كه در واقع زمان فعال سازي به حساب مي­آيد محصول خيلي كمي توليد مي­شود.تغيير فرم پلاستيك توسط لغزش در شبكه كريستالي پودر­هاي آسيا شده در مناطق با چگالي نا­­به­جائي زياد و در باند­هاي برشي به­وجود مي­آيد. در طول اين مرحله كرنش اتمي افزايش مي­يابد و باعث افزايش چگالي نا­به­جائي­ها و تعداد مكان­هاي فعال شيميائي مي­شود. و به علت ذخيره شدن انرژي جنبشي در ذرات، سختي آنها به حد اشباع خود مي­رسد.

در طول آلياژ سازي مكانيكي ذرات تغيير شكل زيادي پيدا مي­كنند كه اين امردر حضور عيوب كريستالي مثل نا­به­جائي­ها، جاهاي خالي و عيوب انباشتگي بيشتر اهميت پيدا مي­كند. حضور اين عيوب، نفوذ عناصر محلول در زمينه را افزايش مي­دهد. بر اين اساس آلياژ سازي مكانيكي در فلزات و آلياژها مي­تواند در سه حالت زيرتشكيل شود؛ اجزاء ترد- ترد، اجزاء نرم- ترد و اجزاء نرم- نرم.

هر يک از حالتهاي بالا در قسمت بعد...