اثر آلومينيوم بر رفتار رشد دانه برنج 30-70 حاوي آهن

علي اكبري1 و مهديه جمشيديجم1
1- مربي، گروه مهندسي مواد و متالورژي، دانشگاه آزاد اسلامي واحد سيرجان
Aliakbarif@gmail.com

چكيده
در اين تحقيق اثر آلومينيوم بر رفتار رشد دانه برنج 30-70 حاوي ناخالصي آهن مطالعه شده است. نتـايج نـشان مـي دهنـد رفتـار رشـد دانـه در دماهـايمختلف متفاوت است، ب ه طوريكه در دماهاي كم ب هصورت غيرنرمال بوده ولي با افزايش دما نرمال ميشود. همچنين محدوده دمايي اين تغيير رفتار بـاتغيير مقدار آلومينيوم تغيير ميكند، به طوري كه با افزايش مقدار آلومينيوم اين دما افزايش مييابد. وقوع رشد دانـه غيرنرمـال و تحـول آن بـهرشـد دانـهنرمال در دماهاي بالاتر ميتواند بهاثر ممانعت ناخالصي روي حركت مرز دانه ها نسبت داده شود.

واژه هاي كليدي:
برنج 30-70، رشد دانه غيرنرمال، توزيع اندازه دانه، ممانعت ناخالصي.

1- مقدمه
رشد دانه فرآيندي است كه در طي آن متوسط اندازه دانه مواد چند بلوري افزايش مييابد[1]. در اثر اعمال انرژي گرمايي، مرز دانه ها مهاجرت كرده و در نتيجه مساحت مرز دانه در واحد حجم كم ميشود و انرژي ذخيره شده سيستم كاهش يافته و پايداري ترموديناميكي افزايش مي يابد[2]. فرآيند رشد دانه بعد از تبلور مجدد معمولاً بهدو نوع رشد دانه نرمال و غيرنرمال تقسيم ميشود.
در رشد دانه نرمال، متوسط اندازه دانه به صورت تابعي از زمان و دما بهسمت دانه هاي بزرگتر حركت مي كند كه ناشي از انقباض دانههاي كوچكتر و رشد دانه هاي با اندازه بزرگتر است. در اين رشـد توزيع اندازه دانه معمولاً لگ- نرمال1 مي شود و بـا گذشت زمان تغيير نمي كند[3]. اين نوع رشد دانه به وسيله معادله (1) شرح داده مي شود:
r = ktn (1)
r اندازه دانه متوسط در زمان t و k عدد ثابت وابسته بهدما و n توان رشد دانه است. اما در حين رشد دانه غيرنرمال، برخي از دانه ها به صورت غيريكنواخت رشد كرده و موجب حذف شدن دانه هاي ريزتر مي شوند كه باعث به وجود آمدن توزيع اندازه دانهها، به صورت غيريكنواخت مي شود[4].
مشخص كردن دلايل رشد غيرنرمال موضوعي است كه هنوز جاي بحث دارد هر چند معمولاً عقيده بر اين است كه براي شروع اين پديده دو شرط بايد وجود داشتهباشد. ابتدا، رشد دانه بايد با مانع روبرو شود و دوم اينكه بعضي دانه ها بايد هنوز قادر

جدول (1): تركيب شيميايي آلياژهاي بهكار رفته.
Material Fe, % Al, % Zn, % Cu, %
70B-0.3Fe-0.3Al 0/3 0/3 29 bal.
70B-0.3Fe-0.8Al 0/3 0/8 27 bal.

بهرشد باشند . از جمله دلايل پيشنهاد شده اثر عناصـر حـل شـده2 در يك ماده مي باشد[3].
اين اتمهاي حل شده معمـولاً روي عيـوب كريـستالي ماننـد مـرز دانهها جدايش پيدا ميكنند. لذا حتي مقدار خيلـي كمـي از ايـنعناصر باعث تغيير رفتار ديناميكي ايـن عيـوب شـده و در نهايـتخواص ماكروسكوپي ماده را تغيير ميدهند[5]. عناصـر مختلفـي به منظور ايجاد خواص معـين و كاربردهـاي ويـژه بـهبـرنج اضـافهمي گردند. علاوه بر اين ممكن است عناصر ناخالص ي ديگري نيـزبا توجه بهنحوه فرآور ي برنجها حضور دا شتهباشند.
از جمله مسائل موجود، مي تـوان بـهكـاهش شـكل پـذيري بـرنج ، ناشي از حضور ناخالصي آهن اشاره كرد. بدين لحـاظ تحقيقـات متعددي بهمنظور بررسي اثر آهن بر خواص برنج هـا و روش هـاي ك اهش مي زان و اث ر آن ب ا اس تفاده از عناص ر افزودن ي ب هعم ل آمدهاست[8-6].
ب ا توج ه ب هاهمي ت رفت ار رش د دان ه در فل زات، ه م از لح اظ تكنولوژيكي و هم از لحاظ علمي، در اين تحقيق رفتار رشد دانـه برنج 30-70 آهن دار كه به آن عن صر آلومينيوم اضافه شـده اسـت، بررسي شدهاست. هدف، شناخت نحوه اثرگذاري عناصر آلياژي بر پديده رشد دانه در اين آلياژ است.

روش تحقيق
در اين تحقيق، دو آلياژ برنج 30-70 حاوي 3/0 درصـد آهـن بـادرصدهاي متفاوت از آلومينيوم بهميزان 3/0 درصد و 8/0 درصداستفاده شده است. تركيـ ب شـيميايي ايـن آلياژهـا در جـدول (1) آمده است. عمليات ذوب و آلياژسازي در داخل بوتـه گرافيتـي وبهوسيله يك كوره القايي تحـت اتمـسفر معمـولي انجـام شـده ونمونهها در قالب ماسهاي ريختهگري شد.
شمشهاي حاصل با ضـخامتmm 20 بـهمـدت يـك سـاعت دردماي 800 درجه سانتيگراد پيـشگرم شـده و تـا ضـخامتmm 3 تحت عمليات نورد گرم قرار گرفتند. سپس نمونههاي نـورد گرمشده به ميزان 40% كاهش ضخامت، تحت نورد سرد واقـع شـدند. نمونه هايي به ابعاد 8/1×10×12 ميلي متر از ورق نهايي بريده شــد و در حمـ ام نمـ ك در دماهـ اي 700، 800، 850 و 900 درجـ ه سانتي گراد و زمان هاي مختلف بين 3 تا 60 دقيقه تحـت عمليـاتآنيل به صورت ايزوترمال قرار گرفتند.
پس از آنيل، نمونهها به سـرعت از حمـام نمـك خـارج و در آب 20 درج ه س انتي گ راد ك وئنچ شـدند. س طح نمون ه ه ا پ س از سنباده زني، الكتروپاليش و الكترواچ شدند. ريزسـاختار نمونـههـاتوسط متالوگرافي نوري و الكتروني مطالعـه گرديـد و بـراي هـرنمونه مساحت دانه ها بـه عنـوان پـارامتر انـدازه دانـه توسـط آنـاليزتصويري اندازهگيري شد . سپس مساحت اندازه گيري شده بـراي هر دانه بهشعاع دايره معادل آن، rA =

π

π

A ، تبديل گرديد.

نتايج و بحث
همان طوركه در شـكل (1- الـف ) آورده شـده اسـت ريزسـاختارهمه نمونه هاي آلياژ 70B-0.3Fe-0.3Al آنيل شده در دماي 700 درجه سانتي گراد شامل زمينه اي از دانه هاي ريز و همچنين شـاملدانه هاي غيرنرمال است . ريزساختار نمونه هاي آنيل شده در دماي 800، 850 و 900 درجه سانتي گراد مطابق با شـكل هـاي (1- ب) تا (1- د) حاو ي زمينه اي از دانه هـاي بـا انـدازه تقريبـاً يكنواخـتاست و دانه هاي بزرگ مشاهده نمي شوند.
در مقاي سه، مط ابق ب ا ش كل (2- ال ف) ت ا (2- ج)، ريزس اختار
نمونههاي آلياژ70B-0.3Fe-0.8Al آنيـل شـده در دماهـاي700، 800 و 850 درجه سانتيگراد حاوي دانـههـاي غيرنرمـال هـستند.
شكل(2- د ) ريزساختار نمونه هاي آنيل شده در دماي 900 درجه سانتي گراد را نشان مي دهد.
همان طوركه در شكل مشاهده ميشود، تمـامي نمونـه هـاي آنيـلش ده در اي ن دم ا ش امل زمين هاي از دان هه اي ب ا ان دازه تقريب اً يكنواخت است و دانه هاي بزرگ و غير نرمال مشاهـده نمي شوند.

)
الف
(

)
ب
(

)
ج
(

)
د
(

)

الف

(

)

ب

(

)

ج

(

)

د

(



قیمت: تومان


پاسخ دهید