کوتاه از متالورژي (3)

7- سوپرآلياژاينکولوي800
سوپرآلياژها آلِياژهاِيِي هستند که در دماهاِي بالاتر از 540 درجه سانتِي گراد در شراِيطِي که استحکام و مقاومت به خوردگِي مورد نِياز است بکار مِي روند. اِين دسته از آلِياژها به سه دسته پاِيه نِيکل، پاِيه آهن- نِيکل و پاِيه کبالت تقسِيم مِي شوند که در دو حالت ريختگي و کار شده مورد استفاده قرار ميگيرند. استحکام اکثر سوپر آلياژها توسط رسوب فاز ثانويه افزايش پيدا ميکند. حد اکثر محدوده دمايي استفاده از سوپر آلياژها تحت تاثير نوع پايه آلياژ (پايه آهن، نيکل و يا کبالت)، مقدار و نوع رسوب و شکل آلياژ (ريختگي يا کار شده) تغيير مي کند. سوپر ­آلياژ اينکولوي 800 يا به اختصار آلياژ800 يک سوپر آلياژ پايه آهن- نيکل استحکام يافته با محلول جامد است که داراي استحکام خوب و مقاومت عالي در برابر اکسيداسيون و کربوره شدن در دماهاي بالا است. اين آلياژ همچنين از مقاومت بسيار عالي در مقابل ترک خوردن خوردگي تنشي برخوردار است. اين آلياژ در حالت آنيل انحلالي داراي ساختار آستنتي به همراه رسوباتي (بيشتر کاربيد تيتانيوم TiC و نيتريد تيتانيوم TiN ) در داخل زمينه آستنيتي و مرزدانه ها است. حضور رسوبات در زمينه آستنيتي اين آلياژ به افزايش استحکام آن کمک مي کند. قرار گرفتن طولاني مدت اين آلياژ در معرض دماي بالا (پير شدن) باعث تشکيل رسوبات ثانويه و ترکيبات بين فلزي در زمينه و مرزها ميگردد. پير شدن همچنين باعث افزايش سختي و استحکام و کاهش مقاومت به ضربه و انعطاف پذيري و لذا جوش پذيري اين آلياژ خواهد شد. آلياژ800 امروزه کاربردهاي بسيار متنوعي را در صنايع گوناگون از جمله تجهيزات عمليات حرارتي،‌ فرآوري حرارتي شيميايي و پتروشيميايي، مهندسي هسته اي، مبدل هاي حرارتي،‌ تجهيزات كربوره كردن،‌ لوله هاي ژنراتور توليد بخار در كاربردهاي هسته اي و اجزاء كوره پيدا کرده اند. با وجود استفاده گسترده از آلياژ 800 در صنايع گوناگون، متالورژي جوشکاري اين آلياژ بويژه در شرايط پير شده (مثل جوشهاي تعميري) و عوامل موثر بر آن کمتر مورد توجه قرار گرفته است. با كنترل عواملي مثل حرارت ورودي، درجه حرارت بين پاسي، نوع فلز پر كننده و عمليات حرارتي آنيل انحلالي مي توان جوش پذيري آلياژ 800 پير شده را بهبود بخشيد.


8- پسيوشدن آند مسي در روش توليد مس
پسيو شدن آند مسي يكي از مهم ترين جنبه هاي پالايش الكتريكي مس ميباشد و در سالهاي اخير، اين فرآيند مورد توجه بسياري از محققين قرار گرفته است. از لحاظ عملي شناخت دقيق علل پسيو شدن آندهاي مسي بسيار اهميت دارد، تا بتوان فرآيند پالايش را بصورتي كارآمد هدايت نمود. بر طبق تحقيقات گذشته اين پديده به يكسري فاكتورهاي شيميائي، فيزيكي و راه اندازي شامل طبيعت لاية لجن در روي سطح آند، تركيب آند و محلول الكتروليت، دانسيتة جريان، دما و تشكيل شيميائي و الكتروشيميائي فيلم هاي غير هادي برروي سطح آند نسبت داده ميشود. پيامد پسيو شدن مس، كاهش دانسيتة جريان اعمالي ودرنتيجه كاهش مس خالص توليدي، افزايش توان مصرفي و همين طور افت كيفيت كاتد در اثر افزايش تشكيل لجن شناور خواهد بود. بر طبق تحقيقات گذشته پسيو شدن آندهاي مسي، تا حد زيادي به خاصيت لايه هاي لجن موجود بر روي سطح كه بعنوان يك لايه مانع در برابر نفوذ عمل ميكنند بستگي دارد. نشست يك لايه غيرهادي ((CuSO4.5H2O بر روي سطح آند، در نتيجه شرايط اشباع محلول الكتروليت نيز بعنوان يك عامل اصلي در بروز اين پديده در نظر گرفته شده است. تعدادي از محققين نيز نشست نقره و ساير تشكيل دهنده هاي لايه لجن را كه باعث غير فعال شدن مناطق فعال سطح آند ميشود، دليل پسيو شدن آند معرفي كرده اند. ناخالصيها در آندهاي مس، هم بصورت محلول جامد و هم بصورت آخالهاي مجزا در مرز دانه هاي مس وجود دارند. با انحلال آند مس، آخالهاي غير قابل حل در سطح آند آزاد مي شوند و با گذشت زمان از تجمع اين آخالها، مانع متخلخلي تشكيل مي شود، كه از نفوذ يونها به، و يا از سطح ممانعت مي كند. اين مانع متخلخل در اصطلاح صنعتي، لجن آندي ناميده مي شود. ذرات نقره در لجن آندي بصورت پوششي روي ساختار حلقة سلنيد هستند. اغلب اين فازها در فرآوري پيرومتالورژيكي تشكيل شده اند و در انحلال آزاد مي شوند. اما برخي فازها در فرآيند تصفية الكتروليتي تشكيل شده يا تغيير فاز مي دهند. مثلا گرچه معمولاً در آندهاي مس فقط Cu2Se وجود دارد، فازهاي مختلف Cu-Ag-Se در لجن آندي مشاهده ميشود


9- تشکيل پوشش اکسيد تيتانيوم بر روي تیتانیوم
تيتانيوم و آلیاژهای آن با کاربردهای حساس و استراتژیک از مهمترین مواد مهندسی در بین فلزات به حساب می آید. به واسطه ترکیبی از خواص مانند نسبت استحکام به وزن بالا، دمای ذوب بالا و مقاومت به خوردگی، تیتانیوم و آلیاژهای آن برای قطعات ترمو – مکانیکی, مهندسی سطح, صنایع هوا و فضا, دریا نوردی و زمینه های زیست پزشکی (بیو مواد) به طور گسترده کاربرد دارد.
با تشکیل فیلم تیتانیا (₂TiO) بر روی تیتانیم یا آلیاژهای آن علاوه بر افزایش مقاومت به سایش و مقاومت به خوردگی تیتانیم, خواص شیمیایی, بیولوژیکی و الکترونیکی (نیمه رسانایی) به تیتانیم داده و کاربرد آن را بعنوان کاتالیزورها،سنسور ها و سلول های خورشیدی و سطح فعال در کاشتهای ارتوپدی / دندان و دریچه قلب مصنوعی امکان پذیر نموده است. فیلم اکسید طبیعی تیتانیوم در تماس با فلزات و محیط های مکانو شیمیایی مختلف شکسته شده و سبب واکنش شدید فلز با محیط اطراف می گردد . بنابراین نیاز تکنیک های مهندسی سطح جهت اصلاح خواص سطح تیتانیم می باشد که از جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1-اکسیداسیون سطحی (حرارتی و الکترولیتی) 2- فرآیند سل ژل 3- پوشش کاری PVD/CVD 4- کاشت یونی 5- رسوب تشدید یافته توسط باریکه یونی (IBEP) 6- پاشش پلاسمایی در ﺧﻸ
بر حسب روش بکار گرفته شده کیفیت فیلم اکسیدی و نوع فازهای تشکیل دهنده (روتیل, آناتاز,...) متفاوت می باشد. به عنوان مثال در روش سوم چسبندگی کافی ایجاد نمی شود. در روش سل ژل فاز غالب آناتاز نانوکریستالی بوده اما چسبندگی خوبی ندارد. تجربه نشان داده که روش اکسیداسیون سطحی می تواند تکنیک بهتری برای اصلاح سطح آلیاژهای تیتانیوم باشد. این فرآیند می تواند به دو روش حرارتی و الکترولیتی انجام گیرد. در اکسیداسیون حرارتی قطعه را توسط منبع حرارتی حجمی یا سطحی ( مثل لیزر ) به مدت 13-9 ساعت در دمای 800-450 درجه سانتیگراد حرارت داده بطوریکه یک لایه نازک اکسید تیتانیوم به ضخامت μm30-15 از جنس فاز روتیل شکل می گیرد. اما به دلیل زمان طولانی فرآیند ساختار از یک طرف ساختار پوشش نسبتا درشت دانه بوده و از طرفی فلز پایه ترد شده و خواص مکانیکی و خوردگی آن افت پیدا می کند. اما با بکارگیری اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما (PEO یک فیلم اکسیدی چسبنده و فشرده و نانو کریستالی از اکسید تیتانیم (فیلم تیتانا) یا مخلوطی از آن با دیگر ترکیبات بسته به موارد کاربرد و نوع الکترولیت مورد استفاده شکل می گیرد. بعنوان مثال در جهت کاربرد بیو پزشکی فیلم تشکیل شده بر روی سطح مخلوطی از تیتانا و ترکیبات کلسیم و فسفر چون هیدروکسی آپاتیت خواهد بود. روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما نسبتاً جدید بوده ودر تولید پوشش های سرامیکی فشرده, چسبنده و نانو کریستالی یا تخلخلهای ریز با اندازه نانو روی فلزاتی مانند Ti, Al،Mg ،Hf و غیره به کار می رود. این تکنیک شامل پلاریزاسیون آندی فلزات و آلیاژها در محلول های الکترولیتی آبی است. زمانیکه ولتاژ الکترولیت از پتانسیل پلاریزاسیون فراتر رود تخلیه بار میکرو پلاسماروی سطح آند رخ داده و یک فیلمی از اکسیدهای بر مبنای فلز پایه و آنیونهای الکترولیت.بر روی سطح شکل می گیرد که تحت عنوان فرآیند اکسیداسیون میکرو قوسی (MAO یاد می شود