Avenger 19,333 اشتراک گذاری ارسال شده در 20 خرداد، ۱۳۹۰ آلیاژسازی مکانیکی آلیاژسازی مکانیکی (MA ) یک روش تولید مواد در حالت جامد است که شامل جوش و شکست متوالی ذرات پودر مواد اولیه در یک آسیاب پر انرژی می باشد . به بیان دیگر آلیاژ کردن مکانیکی ، تشکیل پودر آلیاژی به روش آسیاب کردن مخلوط پودرهای عنصری برای مدت زمانی طولانی به جهت تولید پودرهای آلیاژی مستحکم شده در اثر پخش فازهای ثانویه می باشد . این روش اولین بار توسط Benjamin در اواخر دهه ی 1960 معرفی شد . او و همکارانش این روش را به منظور تولید سوپرآلیاژهای پایه نیکلی استحکام یافته با ذرات اکسیدی ( ODS ) به کار بردند . پیشرفت این روش تا سال 1989 در زیر آورده شده است : توسعه ی سوپرآلیاژهای پایه نیکلی ( ODS ) حصول ساختار آمورف در ترکیبات بین فلزی تبدیل ترکیبات بین فلزی منظم به نامنظم ایجاد ساختار آمورف از مخلوط پودر مواد اولیه تولید فازهای نانوکریستال انجام واکنش های جانشینی 1966 1981 1982 1983 89/1988 1989 ویژگی های روش MA : 1 – نیاز به تجهیزات ساده 2 – عدم نیاز به درجه حرارت های بالا 3 – انجام عملیات تولید تنها در طی یک مرحله کاربرد های فرآیند آلیاژسازی مکانیکی: • ایجاد ذرات ریز فاز دوم در زمینه آلیاژها • افزایش حد حلالیت در محلولهای جامد • کاهش اندازه دانه ها تا حد نانومتر • تولید فازهای کریستالی و شبه کریستالی جدید • توسعه ی ساختارهای آمورف ( شیشه ای ) • تبدیل ساختارهای منظم به نامنظم • تولید آلیاژ از عناصر سخت آلیاژ شونده • تسریع انجام واکنش های شیمیایی ( جانشینی ) در دمای محیط مواد اولیه و تجهیزات لازم برای MA مهمترین عوامل کنترل کننده در روش MA عبارتند از : • مشخصات پودر مواد اولیه • نوع آسیاب • متغیرهای فرایند مشخصات پودر مواد اولیه: محدوده ی مناسب اندازه ی ذرات پودر برای استفاده در فرایند MA ، 500-1 میکرومتر گزارش شده است . پس از مدت زمان کوتاهی از عملیات آسیاب کردن ، اندازه ی ذرات به صورت تابع نمایی از زمان تا مقادیر چند میکرون کاهش می یابد . نوع مواد اولیه مورد استفاده در آلیاژسازی مکانیکی گسترده و شامل پودر فلزات خالص ، پودرهای پیش آلیاژ شده و ترکیبات دیرگداز می باشد . انواع آسیابهای مورد استفاده در MA : • آسیاب گلوله ای سیاره ای (ball mill Planetary ) • آسیاب گلوله ای ارتعاشی (Shaker ball mill ) • آسیاب گلوله ای یا میله ای غلتشی (mill Tumbler ) • آسیاب گلوله ای شافتی ( Attritor ball mill ) • آسیاب مغناطیسی ( Uni – ball ) تفاوت این آسیاب ها عمدتا" در ظرفیت ، راندمان و امکانات اضافی آنها برای گرم یا خنک کردن محفظه 1 نقل قول لینک به دیدگاه
Avenger 19,333 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 20 خرداد، ۱۳۹۰ آسیاب گلوله ای سیاره ای: این نوع آسیاب یکی از انواع بسیار متداول در آلیاژسازی مکانیکی است که تا چند صد گرم پودر را در هر بار آسیاب می کنند . این نوع آسیاب شامل دو تا چهار محفظه است که روی یک دیسک نصب شده اند . محفظه ها حول محور عمودی خود دوران می کنند و به طور همزمان دیسک نگهدارنده محفظه ها نیز در جهت مخالف با چرخش محفظه ها دوران دارد . در این نوع آسیاب ، محفظه دو نوع حرکت چرخشی خواهد داشت که در نتیجه گلوله های داخل محفظه آسیاب تا مسافتی به جداره ی داخلی آن چسبیده و در نقطه ای معین از جداره جدا شده و به سمت مقابل برخورد می کنند . آسیاب گلوله ای ارتعاشی: این نوع آسیاب که یکی از آسیاب های رایج در MA در مقیاس آزمایشگاهی است در هر بار قادر به آسیاب کردن 20-10 گرم پودر می باشد . در آسیاب های ارتعاشی ، چند گلوله داخل محفظه ای کوچک جای می گیرند و محفظه ی آسیاب که روی یک بازو محکم شده است با فرکانس بالا ارتعاش می کند . یکی از انواع متداول آسیاب های ارتعاشی آزمایشگاهی ، آسیاب لرزشی Spex 8000 است که بیشتر در امریکا به کار می رود . در آسیاب Spex حرکات ارتعاشی در سه بعد صورت می گیرد به طوری که دامنه ی حرکت در یک بعد بیشتر از دو بعد دیگر است . • اگر چه سرعت خطی گلوله ها در آسیاب گلوله ای سیاره ای بیشتر از آسیاب ارتعاشی است اما به دلیل فرکانس بالای ضربات در آسیاب ارتعاشی ، این آسیاب نسبت به آسیاب سیاره ای پرانرژی تر محسوب می شود . آسیاب غلتشی: این نوع آسیاب از یک محفظه ی استوانه ای بزرگ حاوی تعداد زیادی گلوله و یا میله تشکیل شده و ظرفیت بالایی در حدودKg 100-0.5 دارا می باشد . محفظه به صورت افقی به وسیله ی دو غلتک چرخان می غلتد . در این نوع آسیاب ، گلوله ها بر اثر نیروی گریز از مرکز تا مسافتی به دیواره ی محفظه چسبیده بالا می روند ، سپس با غلبه ی نیروی جاذبه در ارتفاع مشخصی به پایین سقوط می کنند . با تغییر سرعت چرخش غلتک ها سرعت آسیاب کردن نیز افزایش می یابد ، اما بیش از یک سرعت بحرانی نیروی گریز از مرکز بر جاذبه غلبه کرده و گلوله ها به جداره ی استوانه می چسبند . آسیاب شافتی: آسیاب های شافتی همانند آسیاب های غلتشی دارای یک محفظه ی استوانه ای و تعداد زیادی گلوله بوده و ظرفیت تولید بالایی نیز دارند . در این نوع آسیاب ها محفظه ی استوانه ای ثابت است و حرکت گلوله ها توسط تعدادی پروانه که بر روی یک شافت عمودی نصب شده اند صورت می گیرد. لذا کنترل درجه حرارت به وسیله ی عبور یک سیال در فاصله ی بین دو جداره ی محفظه به سهولت فراهم می گردد ولی آب بندی اینگونه آسیاب ها برای انجام عملیات آلیاژسازی مکانیکی تحت شرایط خلا و یا اتمسفر خنثی مشکل است . • آسیاب های غلتشی و شافتی نسبت به سایر آسیاب ها از انرژی کمتری برخوردار هستند اما به دلیل ظرفیت تولید بالاتر در مقیاس صنعتی قابل استفاده می باشند . آسیاب مغناطیسی: آسیاب مغناطیسی عملکردی مشابه به آسیاب غلتشی دارد با این تفاوت که در این نوع آسیاب یک میدان مغناطیسی جایگزین نیروی جاذبه شده است . این نوع آسیاب برای کاربردهای آزمایشگاهی مفید بوده و تا 100 گرم پودر را در هر مرحله آسیاب می کند . • در تمامی انواع آسیاب ها محفظه ی آسیاب و گلوله ها باید از سختی بالا (Rc 60 – 50 ) برخوردار باشد تا میزان سایش آنها حداقل شود . متغیرهای فرایند: از مهمترین متغیر ها که روی نوع و ساختار محصول نهایی اثر دارند عبارتند از : • نوع آسیاب • جنس ، اندازه و توزیع اندازه ی گلوله های آسیاب • نسبت وزنی گلوله ها به پودر • میزان پرشدن محفظه • اتمسفر درون محفظه • زمان آسیاب کردن • درجه حرارت نوع آسیاب: انرژی آسیاب بر روی ترمودینامیک و کینتیک واکنش های شیمیایی و تغییر حالتهای متالورژیکی و در نتیجه بر روی نوع وساختار محصول نهایی و زمان عملیات آلیاژسازی مکانیکی تاثیر می گذارد . انرژی هر آسیاب با افزایش سرعت چرخش محفظه آن و در نتیجه افزایش انرژی سینتیک گلوله ها افزایش می یابد . نقل قول لینک به دیدگاه
Avenger 19,333 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 20 خرداد، ۱۳۹۰ جنس ، اندازه و توزیع اندازه ی گلوله های آسیاب: اندازه و جرم گلوله ها بر انرژی سینتیک گلوله ها تاثیر می گذارد . به طوری که با افزایش جرم هر گلوله انرژی سینتیک گلوله در هر ضربه افزایش می یابد . جرم مخصوص گلوله ها نیز بر انرژی سینتیک گلوله ها تاثیرگذار است . در صورت ثابت بودن سایر عوامل ، افزایش جرم مخصوص گلوله ها باعث افزایش انرژی سینتیک آنها در هنگام برخورد می شود که این باعث افزایش سرعت فرایند آلیاژسازی مکانیکی می گردد . تحقیقات نشان داده است که در صورت استفاده از گلوله هایی با اندازه های متفاوت ، برخوردهای موثرتری اتفاق می افتد . نسبت وزنی گلوله ها به پودر: با افزایش نسبت وزنی گلوله ها به پودر ، زمان لازم برای آلیاژسازی مکانیکی کاهش می یابد . نسبت وزنی گلوله ها به پودر در آسیاب های آزمایشگاهی معمولا" 10:1 توصیه می شود . اما در آسیاب های کم انرژیتر نسبت وزنی گلوله به پودر 50:1 و یا حتی 100:1 مناسب است . میزان پرشدن محفظه: از آنجایی که آلیاژسازی مکانیکی در نتیجه ی انرژی ضربه ای گلوله ها اتفاق می افتد وجود فضای کافی محفظه برای حرکت آزادانه ی گلوله ها الزامی است . لذا میزان پرشدن محفظه با پودر و گلوله ها عامل مهمی در سرعت فرایند می باشد . معمولا" نباید بیش از 50 درصد از فضای محفظه ی آسیاب را با گلوله ها و پودر اشغال نمود . اتمسفر درون محفظه: مهمترین تاثیر اتمسفر بر آلیاژسازی مکانیکی آلودگی پودر است . به عنوان مثال وجود هوا در محفظه آسیاب می تواند منجر به اکسیداسیون و نیتراسیون پودر اولیه گردد . معمولا" آلیاژسازی مکانیکی تحت اتمسفر خنثی انجام می شود اما بسته به کاربرد ممکن است از گازهایی مانند نیتروژن و یا هیدروژن نیز استفاده شود . زمان آسیاب کردن: زمان آلیاژسازی یکی از مهمترین متغیرهای این فرایند است . مدت زمان آسیاب کردن به عوامل زیر بستگی دارد : • نوع آسیاب و انرژی آن • نسبت وزنی گلوله به پودر • درجه حرارت نکته : افزایش زمان آلیاژسازی مکانیکی بیش از مقدار لازم باعث افزایش آلودگی پودر مواد اولیه و ایجاد فازهای ناخواسته میشود . درجه حرارت: درجه حرارت تاثیر به سزایی بر نوع و ساختار محصول نهایی در فرایند ma دارد . برای مثال تولید نانوکریستال ها در دمای بالاتر سبب بزرگتر شدن اندازه ی دانه های نهایی می شود . • حصول ساختارهای آمورف در دماهای بسیار پایین و یا بسیار بالا امکان پذیر نیست . نقل قول لینک به دیدگاه
ارسال های توصیه شده
به گفتگو بپیوندید
هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .