ساخت آلیاژ آنتروپی بالا و نانوساختارCuNiCoZnAlبه روش آلیاژسازی مكانیكی و تفجوشی پلاسمایی جرقه ای

خلاصه اختراع :

روش معمول توسعه آلیاژهای متداول مانند سوپرآلیاژهای پایه نیكل، آلیاژهای پایه آلومینیوم و فولادهای زنگ نزن، انتخاب یك یا دو جزء اصلی و افزودن سایر عناصر آلیاژی برای به دست آوردن خواص ثانویه است.با پیشرفت فناوری و نظریه های جدید توسعه مواد، تعداد عناصر اصلی آلیاژهای فلزی از 1 به 3 و بیشتر افزایش یافته است. بر اساس مفاهیم كلی متالورژی فیزیكی و نمودار های فاز دوتایی و سه تایی، اعتقاد عمومی بر این است كه استفاده از چندین عنصر اصلی، باعث تشكیل تعداد زیادی تركیب بین فلزی و میكروساختارهای پیچیده می شود كه منجر به تردی و ایجاد مشكلاتی در تولید و بررسی آن ها می گردد. استفاده از مكانیزم استحكام دهی محلول جامد با بیش از یك عنصر حل شونده در نسبت های مساوی مولی، روش مناسبی برای تولید آلیاژها با خواص مطلوب به نظر می رسد و ایده مناسبی برای رفع این مشكل است. آلیاژهای آنتروپی بالا به عنوان آلیاژهای محلول جامد شامل حداقل 5 عنصر اصلی با درصدهای اتمی و یا مولی مساوی و یا تقریباً مساوی (35-5%) تعریف می شوند. با انتخاب دقیق و مناسب تركیبات، شرایط بحرانی تشكیلساختارBCCو FCCبرقرارمی شود و بهجایتركیبات بین فلزی، محلول جامد تشكیل خواهد شد. این آلیاژها به دلیل قابلیت های زیاد و خواص مطلوب مكانیكی، حرارتی و الكتروشیمیایی مانند استحكام بالا، پایداری حرارتی زیاد و مقاومت به اكسیداسیون بالا، امكان كاربردهای زیاد در زمینه های مختلف از جمله ابزار، قالب ، پوشش و كامپوزیت دارند. در ابتدا آلیاژهای آنتروپی بالا اغلب به روش ذوب و ریخته گری تولید می شدند. اما مشخص شده است كه این روش به دلیل انبساط و انقباض حرارتی، عیوب ساختاری زیادی مانند تخلخل ایجاد می كند. همچنین انجماد، فرایندی پیچیده بوده و كنترل میكروساختار و خواص نهایی مشكل است. بررسی ها مشخص كرده اند كه این روش معمولاً منجر به میكروساختار دندریتی با مقداری جدایش در نواحی دندریتی و بین دندریتی می شود و تاثیر نامطلوب بر خواص آلیاژ دارد. آلیاژسازی مكانیكی یك روش تولید از حالت جامد است كه می تواند آلیاژ را با هزینه كم تر و همگن سازی مناسب مواد تولید كند. آلیاژسازی مكانیكی روش جدیدی جهت تولید آلیاژهای آنتروپی بالا استكه در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. مشخص شده است كه آلیاژهای آنتروپی بالا تولید شده با روش آلیاژسازی مكانیكی در مقایسه با آلیاژهای آنتروپی بالا تولید شده به روش های ذوب و ریخته گری همگن تر هستند. نتایج تحقیقات انجام شده درمورد آلیاژهای آنتروپی بالا نشان می-دهد كه از میان سیستم های متنوع، سیستم های 5 و 6تایی به علت كم-تر بودن تعداد اجزاء و صرفه بیشتر، مورد توجه هستند و تلاش برای بهینه سازی این سیستم ها، مورد علاقه است. مشخص شده است عمدتاً عناصری مانند Al، Fe، Co، Cr،Cu ، Zn، Niكه كاربردهای صنعتی زیادی دارند، تشكیل محلول جامد می دهند. با توجه به خواص مطلوب گزارش شده درمورد این آلیاژها و همچنین جهت همگام بودن با پیشرفت های نانوفناوری روز دنیا، پژوهش در زمینه آلیاژهای آنتروپی بالا و آغاز ساخت این آلیاژها در كشور ضروری به نظر می رسد. همچنین به علت وجود قابلیت در زمینه تولید و گسترش كاربردهای آلیاژهای آنتروپی بالا به عنوان مواد پیشرفته و نیز به دلیل مزایای روش آلیاژسازی مكانیكی نسبت به سایر روش ها (هزینه كمتر، همگن سازی مناسب مواد، عدم ایجاد جدایش در میكروساختارهای دندریتی در روش های ذوبی و حصول خواص مناسب تر) هدف این پژوهش ساخت آلیاژ آنتروپی بالا و نانوساختار CuNiCoZnAlبه روش آلیاژسازی مكانیكی و تف جوشی پلاسمایی جرقه ای و مشخصه یابی آن است كه تاكنون گزارشی در این زمینه ارائه نشده است.