بررسی تشکیل ترک گرم در آلیاژهای یوتکتیک آلومینیم-آهن در محدوده دمایی ‏خمیری به ‏کمک شبیه‌سازی انجماد ‏

Abstract

در این تحقیق، انجماد آلیاژهای یوتکتیک آلومینیم-آهن (حاوی 5/0، 1 و 5/1 درصد وزنی آهن) در ‏یک قالب فلزی به روش اختلاف محدود شبیه‌سازی شد و حساسیت به ترک گرم مورد بررسی قرار ‏گرفت. قالب به گونه‌ای طراحی شد که جهت انجماد به سمت مرکز قالب باشد. نتایج نشان داد که ‏انجماد در دو مرحله انجام می‌شود. در مرحله‌ی اول ضخامت ناحیه‌ی خمیری افزایش و در مرحله‌ی دوم ‏کاهش می‌یابد. با افزایش مقدار آهن، زمان مرحله‌ی اول کاهش می‌یابد ولی زمان مرحله‌ی دوم مستقل ‏از مقدار آهن است. در این تحقیق، شرط تشکیل ترک گرم وجود شبکه‌ی پیوسته‌ی جامد پرو‌‏یوتکتیک در نظر گرفته شد و شاخصی بر اساس ضخامت ناحیه‌ی خمیری و زمان موضعی انجماد برای ‏بررسی تمایل به تشکیل ترک گرم معرفی شد. در این شاخص ترک‌هایی که با مذاب یوتکتیک پر می‌‏شوند به عنوان ترک گرم پر شده در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد هر سه آلیاژ در مرحله‌ی اول انجماد ‏در نزدیکی سطح که انجماد به صورت غیر تعادلی است به ترک گرم حساس هستند؛ ولی در مرحله‌ی ‏دوم انجماد، هر سه آلیاژ تقریباً به صورت تعادلی سرد می‌شوند. در این شرایط، کسر جامد در آلیاژ ‏Al-1.5wt%Fe‎‏ کمتر از 25/0 بوده و حساس به ترک گرم پر شده نیست. بیشترین حساسیت به ‏ترک گرم پر شده در مرحله‌ی اول انجماد مربوط به آلیاژهای 1 و 5/1 درصد آهن است. در مرحله‌ی ‏دوم انجماد نیز حساسیت به تشکیل ترک گرم در آلیاژ حاوی 1 درصد وزنی آهن از 5/0 درصد وزنی ‏آهن بیشتر است.