metallurgydata متالورژی دیتا

متالورژی،نانو،ریخته گری،مدلسازی،جوشکاری،فرج،متالوگرافی،بیومتریال،ایمنی صنعتی،استخراج،عملیات حرارتی،فلزات،مهندسی مواد،خوردگی،دیرگداز

metallurgydata متالورژی دیتا

متالورژی،نانو،ریخته گری،مدلسازی،جوشکاری،فرج،متالوگرافی،بیومتریال،ایمنی صنعتی،استخراج،عملیات حرارتی،فلزات،مهندسی مواد،خوردگی،دیرگداز

metallurgydata       متالورژی دیتا

به لطف خدا،metallurgydata کاملترین و پر بازدیدترین(آمار حقیقی و قابل باز دید)مرجع اطلاعات مواد و متالورژی با بیش از 1200 عنوان ،شامل هزاران متن،کتاب،تصویر،فیلم تخصصی در خدمت شما می باشد.پاسخ به سئوالات و مشاوره رایگان با تجربه20 سال تحقیق و مطالعه در شاخه های مختلف متالورژی.
http://kiau.ac.ir/~majidghafouri
09356139741:tel
ghfori@gmail.com
با عرض تقدیر و تشکر از توجه و راهنمایی کلیه علاقمندان
با ctrl+f موضوعات خود را در متالورژی دیتا پیدا کنید

پیامرسان تلگرام: metallurgydata@

بارکد شناسایی آدرس متالورژی

metallurgydata@


مجید غفوری

http://s9.picofile.com/file/8296046192/%D8%AA%DB%8C%D8%AA%D8%A7%D9%86%DB%8C%D9%88%D9%85_%D8%AA%DB%8C_%D8%A2%DB%8C_%D8%A7%D9%84%DB%8C.jpg

تیتانیوم تی آی الی  ، Ti-6AL-4V ELI ، Grade 23
آلیاژهای تیتانیوم، رده‌ای از آلیاژهای سبک هستند که عنصر اصلی سازنده آنها تیتانیوم است. این رده از آلیاژها علاوه بر استحکام کششی و چقرمگی بالا (حتی در دماهای زیاد)، از مقاومت به خوردگی و خزش بی نظیری نیز برخوردارند. تیتانیوم Ti-6AL-4V ELI یا Grade 23 یکی از آلیاژهای تیتانیوم می باشد که در زمینه زیست پزشکی (بیومدیکال) به وفور بکار گرفته می شود. ترکیبی از وزن کم، پایدرای و مقاومت به خوردگی، تیتانیوم Ti-6AL-4V ELI را فلزی کامل برای وسایل پزشکی و ایمپلنت ساخته است. Ti-6AL-4V ELI عمدتاً برپایه تیتانیوم بوده و آلومینیم و وانادیوم، دیگر ترکیبات شیمیایی اصلی آن می باشند. مقدار اکسیژن در ساختار تیتانیوم، گرید و استحکام تیتانیوم را تعیین می کند. مشخصه استاندارد برای Grade 23 شامل AMS 4907, AMS 4930, Mil-T 9047 و بیشتر می باشد.شمش اولیه تیتانیوم در شکل نشان داده شده است.

http://s9.picofile.com/file/8296046226/%D8%B4%D9%85%D8%B4_%D8%AA%DB%8C%D8%AA%D8%A7%D9%86%DB%8C%D9%88%D9%85.jpg
ماشینکاری
Ti 6Al-4V ELI دارای نرخ ماشینکاری 22% می باشد (برمبنای AISI B1112) . توصیه می شود از سرعت ماشینکاری پایین، نرخ پیشروی سنگین و مقدار فراوان روانکار استفاده شود. برای جلوگیری از آلودگی از بکاربردن رونکار کلر دار اجتناب شود.

http://s8.picofile.com/file/8296046234/%D9%85%D8%A7%D8%B4%DB%8C%D9%86%DA%A9%D8%A7%D8%B1%DB%8C_%D8%AA%DB%8C%D8%AA%D8%A7%D9%86%DB%8C%D9%88%D9%85.jpg
جوشکاری
Ti 6Al-4V ELI دارای جوش پذیری خوب و بالاتر از تیتانیوم گرید Ti 6Al-4v می باشد. از گاز محافظ بایستی استفاده شود و علاوه بر آن، انجام از فرایند پس گرم استفاده شود و زمان جوشکاری ذوبی بروی Ti 6Al-4V ELI استفاده از فیلرجوش پیشنهاد می شود.
شکل دهی
داشتن ویژگی کمی بهتر شکل دهی و افزایش شکل پذیری نسبت به تیتانیوم Ti 6Al-4v و علاوه بر آن، بهبود شکل پذیری در دمای پایین و یکی از دلایل اصلی برای انتخاب این گرید می باشد. با این حال، به طور کلی فرم پذیری هنوز هم برای تیتانیوم Ti 6Al-4V ELI دشوار است.
مقاومت به خوردگی
به طور کلی، مقاومت در برابر خوردگی برای تیتانیوم Ti 6Al-4V ELI بسیار عالی است. اگر چه، این آلیاژ گاهی اوقات مستعد رشد ترک بوسیله تنش خوردگی نمک داغ بوده اما با انتخاب فرایند مناسب، این خطر را می توان به حداقل رساند.
عملیات حرارتی
تیتانیوم Ti 6Al-4V ELI نمایانگر قابلیت سختی پذیری محدود می باشد، بنابراین اغلب عملیات حرارتی در شرایط آنیل شده، استفاده می شود. خواص کششی بالاتر می تواند بوسیله عملیات حرارتی محلول بدنبال پیری بدست می آید. برای اهداف کلی از Mill Aneal (MA) برای انیل کردن 6-4 تیتانیوم ELI استفاده می شود. این روش برای تمامی محصولات Mill می باشد. توجه داشته باشید که این روش یک آنیل کامل نیست، با این حال، ممکن است که کار سرد و گرم در محصولات سنگین وجود داشته باشد. همچنین آنیل دوگانه و آنیل سه گانه برای بهبود مقاومت به خزش و آنیل تبلور مجدد (RA) و آنیل بتا (BA) به منظور بهبود چقرمگی شکست استفاده می شود. در نهایت، آنیل بتا بایستی بالایی دمای بتای ترانساز انجام شود. هنگام انجام رسوب سختی، عمل حلالیت و پیری (STA) می تواند در طیف گسترده ای از سطح استحکام و شکل پذیری، بسته به چرخه (STA) اندازه دانه آن دارد. علاوه بر این، عمل حلالیت و پیری بیش از حد (STOA) می تواند در نتیجه افزایش استحکام، با چقرمگی رضایت بخش و ثبات ابعادی باشد.
کاربردهای تیتانیوم Ti 6Al-4V ELI
تیتانیوم 6Al-4v و Ti 6Al-4V ELI، آلیاژهای ساخته شده از 6% آلومینیوم و 4% وانادیوم بوده و رایج ترین نوع از تیتانیوم مورد استفاده در پزشکی می باشند. بدلیل هماهنگی آن با بدن انسان، از این آلیاژ تیتانیوم در پروسه های پزشکی و همچنین در پریسینگ بدن استفاده می شود. این آلیاژهای به Grade 5 و Grade 23 شناخته می شوند و یکی از آشناترین و قابل دسترس از تیتانیوم در ایالات متحده با تعدادی از توزیع کنندگان و متخصصان در این گریدها خاص هستند.
تیتانیوم 6Al-4v و Ti 6Al-4V ELI، مقاومت به شکست بالایی داشته و در ایمپلنت دندان استفاده می شود. و همچنین در ساخت وسایل جراحی، پین و پیچ ارتوپدی، ارتودنسی، دستگاه فیکس کننده استخوان، مفصل مصنوعی و در صنعت بیومتریال در طیف گسترده، بهره گرفته می شود. در شکل نشان داده شده مثال هایی از کابرد آنها آورده شده است.


ساختار بلوری و استحاله فازی در تیتانیوم
تیتانیوم در دما و فشار محیط دارای ساختار بلوری HCP با نسبت فشردگی(c/a) برابر با ۱٫۵۸۷ می‌باشد (فاز α). در دمای ۸۹۰ درجه سلسیوس، تیتانیوم در اثر یک استحاله آلوتروپی به فاز β با ساختاربلوری BCC تبدیل می‌شود که این ساختار تا دمای ذوب (۱۶۷۸ درجه سلسیوس) پایدار باقی می‌ماند.
بعضی از عناصر می‌توانند دمای تبدیل آلفا به بتا را افزایش یا کاهش دهند؛ عناصری که در فاز آلفا حل می شومد همچون آلومینیوم، گالیم، ژرمانیم، کربن، اکسیژن و نیتروژن باعث افزایش دمای انتقال می‌شوند و به عناصر پایدارکننده آلفا مشهورند. اما عناصری همچون مولیبدن، وانادیم، تانتال، آهن، کروم، کبالت، نیکل، مس و سیلیکون دمای انتقال را کاهش داده و پایدارکننده فاز بتا هستند.

طبقه‌بندی آلیاژی تیتانیوم بر اساس ساختار بلوری
آلیاژهای تیتانیوم را می‌توان بر اساس ساختار بلوری آنها به چهار دسته تقسیم‌بندی کرد:
    آلیاژهای آلفا که دارای عناصر آلیاژی خنثی (همچون قلع) و/یا عناصر پایدار ساز فاز آلفا (همچون آلومینیوم یا اکسیژن) هستند. مثال‌ها عبارتند از: Ti-5AL-2SN-ELI و Ti-8AL-1MO-1V.
    آلیاژهای نزدیک به آلفا که حاوی مقدار اندکی فاز بتای شکل پذیر هستند. این گروه علاوه بر عناصر پایدارساز فاز آلفا، با مقدار کمی (۱ تا ۲٪) از پایدار سازهای فاز بتا مانند مولیبدن، سیلیکون یا وانادیم آلیاژسازی می‌شوند. مثال‌ها عبارتند از: Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo ,Ti-5Al-5Sn-2Zr-2Mo IMI 685 و Ti 1100.
    آلیاژهای آلفا/بتا، که از لحاظ ترمودینامیکی آلیاژهای شبه پایداری بوده و عموماً شامل ترکیبی از پایدارسازهای فاز آلفا و بتا هستند. این سری از آلیاژها قابلیت عملیات حرارتی دارند. مثال‌ها عبارتند از: Ti-6Al-4V-ELI ,Ti-6Al-4V و Ti-6Al-6V-2Sn.
    آلیاژهای بتا نیز از لحاظ ترمودینامیکی شبه پایدار بوده و حاوی مقادیر کافی از عناصر پایدارساز فاز بتا هستند که به این آلیاژها امکان می‌دهد تا فاز بتا را هنگامی که کوئنچ می‌شوند، حفظ کنند. این آلیاژها همچنین قابلیت عملیات پیرسختی به منظور افزایش استحکام را دارند. مثال‌ها عبارتند از: Ti-10V-2Fe-3Al ,Ti-13V-11Cr-3Al ,Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al ,Beta C و Ti-15-3.

تیتانیوم بتا
آلیاژهای تیتانیوم بتا ساختار bcc دارند. عناصر مورد استفاده در این آلیاژها عبارتند از مولیبدن، وانادیم، نئوبیوم، تانتالیوم، زیرکونیوم، منگنز، آهن، کرم، کبالت، نیکل و مس هستند که در مقادیر مختلف و به صورت تکی یا چندتایی به تیتانیوم اضافه می‌شوند.
این آلیاژ قابلیت شکل پذیری عالی دارد و به راحتی جوشکاری می‌شود. تیتانیوم بتا امروزه به صورت گسترده در ارتودنسی به کارگرفته می‌شود. این نوع آلیاژ در کاربردهای خاصی می‌تواند جایگزین فولاد زنگ نزن شود، همانظور که پیش از این در ارتودنسی از فولاد زنگ نزن استفاده می‌شد. مدول الاستیسیته و استحکام این گروه تقریباً دو برابر فولاد زنگ نزن ۸–۱۸ است و تغییر شکل الاستیک بزرگ‌تری در فنرها از خود نشان می‌دهد.
خواص و کاربردها
در کل، فاز بتا شکل پذیری بیشتری دارد و فاز آلفا گرچه استحکام بیشتری دارد، اما شکل پذیری آن نسبت به فاز بتا کمتر است. دلیل آن، بیشتر بودن صفحات لغزش در ساختار bcc فاز بتا در مقایسه با ساختار hcp فاز آلفا است. آلیاژهای آلفا/بتا نیز از خواصی مابین این دو فاز برخوردارند.
تیتانیوم دی اکسید در فلزات در دماهای بسیار بالا حل می‌شود و شکل دهی آن انرژی زیادی می‌طلبد. این دوعامل نشان می‌دهد که مقدار قابل توجهی از اکسیژن به صورت محلول در آن وجود دارد و از این رو می‌توان آن را به نوعی آلیاژ Ti-O در نظر گرفت. رسوبات اکسید استحکام نسبی را ارائه می‌دهند امّا در مقابلِ عملیات حرارتی به خوبی پاسخگو نیستند و می‌توانند چقرمگی آلیاژ را به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش دهند.
بسیاری از آلیاژها از تیتانیوم یه صورت جزئی بهره می‌گیرند. امّا از آنجایی که آلیاژها بر اساس آن که کدام عنصر بیشترین مقدار ماده را تشکیل می‌دهد، طبقه‌بندی می‌شوند، این‌ها معمولاً به عنوان آلیاژ تیتانیوم در نظر گرفته نمی‌شوند. تیتانیوم به تنهایی یک فلز سبک و مستحکم است. این فلز از فولادهای کم کربن معمول مستکحم تر است، در حالی که ۴۵٪ از آن سبک‌تر است. همچنین این فلز دوبرابر مستحکم ترآلیاژهای ضعیف آلومینیوم است، درحالی که تنها ۶۰٪ از آنها سنگین تر است. تیتانیوم از مقاومت به خوردگی بی نظیری در برابر آب دریا برخوردار است و به همین دلیل بخش‌هایی از شناور که در معرض آب دریا قرار می‌گیرند، همچون محور پروانه از آلیاژهای تیتانیوم ساخنه می‌شوند. تیتانیوم در راکت‌ها، موشک‌ها و هواپیماها کاربرد زیادی دارند، چراکه این آلیاژها نه تنها نسبت استحکام به وزن بالایی دارند بلکه از مقاومت زیادی در برابر دمای بالا نیز برخوردارند. علاوه براین، از آنجایی که تیتانیوم با بدن انسان واکنش نمی‌دهد، خود و آلیاژهایش در ساخت لگن مصنوعی، پین‌های مورد استفاده در ترمیم شکستگی استخوان‌ها و ایمپلنت‌ها استفاده می‌شود.
رده‌های آلیاژهای تیتانیوم
انجمن مواد و آزمون آمریکا (به اختصار ASTM) استانداردهایی را برای دسته‌بندی آلیاژهای تیتانیوم ارائه کرده است که از آن بین می‌توان به استاندارد میله‌ها و شمش‌های تیتانیومی با مشخصه ASTM B348 و همچنین ASTM B265 برای ورق‌ها و صفحات تیتانیومی اشاره کرد؛ شایان ذکر است که استانداردهای کمتر شناخته شده‌ای همانند ASTM B381 برای آلیاژهای مخصوص آهنگری و یا استاندارد JIS H4600 (مربوط به سازمان استاندارد صنعتی ژاپن) نیز برای دسته‌بندی آلیاژهای تیتانیوم وجود دارد.
مشخصات و شرایط عملیات حرارتی بعضی از این آلیاژها بر اساس استاندادرهای ASTM B265/B348 مطابق زیر است (باید اشاره کرد که در کل ۳۹ رده مختلف آلیاژی در استاندارد ASTM B265/B348 وجود دارد):
آلیاژهای Ti در شرایط زیر عرضه می‌شوند: گریدهای ۵، ۲۳، ۲۴، ۲۵، ۲۹، ۳۵ و ۳۶ تحت عملیات آنیلینگ یا پیرسازی قرار می‌گیرند. گریدهای ۹، ۱۸، ۲۸ و ۳۸ کار سرد، تنش زدایی و آنیل می‌شوند. گریدهای ۱۹، ۲۰ و ۲۱ نیز تحت عملیات انحلالی و یا عملیات انحلالی و پیرسازی توأماً قرار می‌گیرند.
    گرید ۱ انعطاف پذیرترین و نرم‌ترین آلیاژ تیتانیوم است. این آلیاژ گزینهٔ خوبی برای شکل دهی سرد و محیط‌های خورنده است.
    گرید ۲ تیتانیوم غیرآلیاژی، اکسیژن استاندارد.
    گرید ۳ تیتانیوم غیر آلیاژی، اکسیژن متوسط.
    گریدهای ۱ تا ۴ غیرآلیاژی هستند و با نام خالص تجاری یا "CP" اطلاق می‌شوند. به طور کلی برای گریدهای خالص با افزایش شماره گرید، استحکام تسلیم و شکست افزایش می‌یابد. تفاوت در خواص فیزیکی آن‌ها اصولاً به مقادیر عناصر درون شبکه‌ای مربوط می‌شود. این گروه در جاهایی که مقاومت به خوردگی، هزینه، سهولت ساخت و قابلیت جوشکاری اهمّیّت دارند، به کار می‌روند.
    گرید ۵ که همچنین تحت عنوان Ti6Al4V یا Ti 6-4 شناخته می‌شود، پراستفاده‌ترین آلیاژ تیتانیوم می‌باشد و دارای ترکیب شمیایی ۶٪ آلومینیم، ۴٪ وانادیم، ۰٫۲۵٪(حداکثر) آهن، ۰/۲٪(حداکثر) اکسیژن و تیتانیوم به عنوان عنصر اصلی می‌باشد. این آلیاژ به طور قابل ملاحظه‌ای سخت‌تر از تیتانیوم خالص تجاری است در حالی که سفتی و خواص حرارتی یکسانی دارند (به جز هدایت حرارتی که در تیتانیوم گرید ۵، ۶۰٪ کمتر از تیتانیوم خالص تجاری است). از جمله مزایای بسیار آن، قابلیت عملیات حرارتی است. این گرید ترکیبی از استحکام، مقاومت به خوردگی و قابلیت جوشکاری را ارائه می‌دهد.
    این آلیاژ آلفا-بتا، اسب بارکش صنعت تیتانیوم است. آلیاژ مذکور تا اندازه مقطع ۱۵ میلی‌متر قابلیت عملیات حرارتی دارد و تقریباً تا دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد مورد استفاده است. این آلیاژ در ساخت بدنه هواپیماها، قطعات موتور، صنایع دریایی و به خصوص صنایع تولید نیرو استفاده می‌شود.
    «کاربردها به طور جزئی: پره‌های توربین، دیسک‌ها، بدنه هواپیماها، اتصالات، شناورها، توپی‌ها، رینگ‌ها و ایمپلنت‌ها.»
    عموماً Ti6Al4v در دماهای بالاتر از ۴۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می‌شود. این آلیاژ چگالی در حدود ۴۴۲۰ کیلوگرم بر متر مکعب، مدول الاستیسیته ۱۲۰ گیگاپاسکال و استحکام کششی ۱۰۰۰ مگاپاسکال را داراست. در مقایسه، فولاد زنگ نزن نوع ۳۱۶ آنیل شده از چگالی ۸۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب، مدول الاستیسیته ۱۹۳ گیگاپاسکال و استحکام کششی ۵۷۰ مگاپاسکال برخوردار است یا برای آلومینیم ۶۰۶۱ تمپر شده، این پارامترها به ترتیب برابر با ۲۷۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب، ۶۹ گیگاپاسکال و ۳۱۰ مگاپاسکال است.
    گرید ۶ حاوی ۵٪ آلومینیم و ۲/۵٪ قلغ می‌باشد. همچنین به عنوان Ti5Al2.5Sn شناخته می‌شود. این آلیاژ به سبب قابلیت جوشکاری خوب و حفظ پایداری و استحکام در دمای بالا در ساخت بدنه هواپیماها و موتور جت استفاده می‌شود.
    گرید ۷ حاوی ۰/۱۲ تا ۰/۲۵ درصد پالادیم است و مشابه گرید ۲ است. مقدار کم پالادیم مقاومت به خوردگی آلیاژ در دماهای بالا و پایین را افزایش می‌دهد.
    گرید 7H مشابه گرید ۷ است با مقاومت به خوردگی بالاتر.
    گرید ۹ حاوی ۳ درصد آلومینیم و ۲/۵ درصد وانادیم است. این گرید هم قابلیت جوشکاری و ساخت آسان گریدهای خالص را دارد و هم استحکام بالای گرید ۵. این آلیاژ معمولاً در ادوات هیدرولیک هواپیماها و تجهیزات ورزشی استفاده می‌شود.
    گرید ۱۱ حاوی ۰/۱۲ تا ۰/۲۵٪ پالادیوم است. این گرید مقاومت به خوردگی را افزایش داده است.
    گرید ۱۲ حاوی ۰/۳ درصد مولیبدن و ۰/۸ درصد نیکل است.

مجید غفوری

تولید منیزیم از آب دریا

در روش تولید منیزیم از آب دریا، منیزیم به صورت هیدروکسید رسوب کرده و بوسیله واکنش با اسید کلریدریک، به کلرید منیزیم تبدیل می شود. کلرید منیزیم بوسیله تبخیر محلول، بازیافت شده و فلز منیزیم بوسیله الکترولیز نمک مذاب بدست می آید.

فرایند الکترولیت

اولین مرحله از این فرایند فراهم کردن کلرید منیزیم-که بطور جزئی دهیدراته شده- و یا کارنالیت دهیدراته می باشد. تغذیه های سلول صنعتی شامل مخلوطی از کلرید منیزیم دهیدراته، کلرید منیزیم جزئی دهیدراته شده و یا کارنالیت دهیدراته می باشد.

کلرید منیزیم دهیدراته شده بوسیله یکی از این دو روش فراهم می شود: کلریده کردن اکسید منیزیم و یا دهیدراته کردن آب نمک کلرید منیزیم.

سلول الکترولیتی شامل مخزن آجر کاری شده است که به محفظه های کاتد و آند تقسیم می شود. آند گرافیتی هوا- خنک شونده یا آب- خنک شونده و کاتد فولادی در الکترولیت متشکل از کلریدهای قلیایی با افزودنی کلرید منیزیم، غوطه ور می شوند. دمای کاری بین 750-680 درجه سانتی گراد است. کلرید منیزیم در سلول الکترولیتی مطابق واکنش زیر تجزیه می شود:

MgCl_2→Mg+Cl_2

منیزیم فلزی در کاتد تشکیل شده (روشن تر از الکترولیت است) و شناور می شود تا در قسمت کاتد جمع شود. کلر که محصول فرعی این فرایند است در آند جمع  می شود.

 در کشورهایی که انرژی الکتریکی ارزان است و بازار مصرف پایداری وجود دارد، تولید به روش الکترولیز به صرفه است. این مقرون به صرفه بودن زمانی بیشتر است که کلرید منیزیم مورد نیاز از منبعی مثل آب دریا تامین شود.

فرایند احیای سیلیکوترمی

منیزیم طی فرایند سیلیکوترمی در دماهای بالا با فروسیلیسیم کاهش یافته و کریستال های منیزیم تشکیل می شوند. این فرایند شامل احیای اکسید منیزیم مذاب بوسیله فروسیلیسیم تحت فشار گاز در دمای حدود 1400 درجه سانتی گراد می باشد. منیزیم فلزی در این فرایند تشکیل شده، تبخیر می شود و سپس دور از منطقه گرم تقطیر می گردد.منیزیم تقطیر شده دارای خلوص 99.8% است و سپس مجددا ذوب و ریخته گری می شود.

حال در انتهای این بخش به دلیل موضوعیت این فرایند در گزارش تهیه شده و استفاده از این روش به عنوان تنها روش تولید منیزیم در کشور، لازم دیده می شود که این فرایند را به طور خلاصه شرح دهیم.

به صورت کلی این فرایند از 4مرحله اصلی و چندین مرحله کنترلی تشکیل شده است که در ادامه به آنها پرداخته می شود.

واحد کلسیناسیون

در ایتدا این بخش سنگ های دولومیت استخراج شده پس از دپوسازی به واحد کنترل منتقل شده و میزان خلوص منیزیم در آن مورد بررسی قرار می گیرید، پس از تایید شدن سنگ های استخراجی، این سنگ ها را غربال کرده و از لحاظ ابعادی بهینه می گردند. سپس به منظور افزایش خلوص منیزیم موجود در دولومیت های استخراجی و آماده سازی برای تحویل به بخش احیا، سنگ ها را وارد کوره ی دوار می کنند، در این بخش سنگ ها موجود در دما 1200درجه سلسیوس قرار گرفته و گاز دی اکسید کربن خود را همانطور که در معادله زیر به آن اشاره شده است از دست می دهند.

(MgCO_3.CaCO_3 (solid)+Q→MgO.CaO(solid)+2CO_2+O_2(g

پس گذر سنگ های مورد نظر از این بخش، سنگ های خاکستری اولیه به رنگ سفید در آمده و به بخش بعدی منتقل می گردد.لازم به ذکر است که گاز خروجی از این کوره حاوی مقادیر قابل توجهی از آب و دی اکسید کربن می باشد که بررسی چگونگی استفاده از ضایعات تولیدی خود می تواند مفصلا مورد بررسی قرار گیرد.

واحدآسیا و بریکت سازی

در این بخش دولومیت های کلسینه شده به منظور آماده سازی برای تحویل به بخش احیا به نسبت های مشخصی با فروسیلیس(75درصدکربن)و فلورین مخلوط می گردد، این مواد مخلوط شده سپس وارد آسیا گشته و در چندین مرحله پودر می شوند.

پس از مراحل فوق موادآسیا شده به منظور بهینه سازی شکلی و ابعادی، به شکل بریک در آورده شده و در محفظه هایی برای انتقال به مرحله بعد نگهداری می شوند.

 

http://s9.picofile.com/file/8295473334/%D8%B1%DB%8C%D8%AA%D9%88%D8%B1%D8%AA.jpg

ریتورت واحد احیاء منیزیم

واحد احیاء منیزیم

در این مرحله بریکت ها را درون محفظه ای استوانه ای شکل که ریتورت نام دارد، شارژ می کنند. پس شارژ ریتورت ها، داخل محفظه ریتورت ها توسط دو پمپ خلأ در دو مرحله تخلیه می شود، اولین پمپ فشار داخل ریتورت را به فشاری در حدود 110 پاسکال رسانده و دیگر این فشار را به حدود 10الی 5 پاسکال می رساند. ابن فرایند احیاء حدود 10 ساعت به طول می انجامد که در طی آن منیزیم موجود در بریکت ها توسط فروسیلیس احیاء شده و به سمت دیگر ریتورت که کندانسور تعبیه شده و فشار کمتری دارد منتقل می شود. سپس منیزیم در محفظه ی ابتدایی ریتورت که محفظه چگالش نام دارد از گاز به جامد تبدیل می شود که به اصطلاح آن را کرون یا تاج منیزیم می نامند. بقیه مواد داخل ریتورت که بریکت سوخته نام دارند نیز از ریتورت ها تخلیه و در به عنوان دور ریخت جمع آوری می شود. فرایند گفته شده در بالا در معادله زیر خلاصه می شود.                                    

(2MgO.CaO(s)+Si(Fe)(s) →2Mg(g) +CaO.SiO_2(s) +Fe(s

http://s9.picofile.com/file/8295473368/%D9%85%D9%86%DB%8C%D8%B2%DB%8C%D9%85_%DA%A9%D8%B1%D9%88%D9%86.jpg

کرون های تولید شده در واحد احیاء

واحد ریخته گری

کرون ها تولید شده در مرحله قبل، به خلوص مورد نظر رسیده اند ولی بدلیل اشکال و اندازه غیر استاندارد و بد کرون های سرد شده نیاز است که این کرون ها در کوره های دوباره ذوب شده و برای بسته بندی و فروش به شمش تبدیل شوند.

مجید غفوری
http://s9.picofile.com/file/8294986100/%D8%A2%D9%84%DB%8C%D8%A7%DA%98_7075_1_.JPG

چرخ‌دنده‌های عقب دوچرخه ساخته شده از آلیاژ ۷۰۷۵

آلیاژ ۷۰۷۵ از سری آلیاژهای آلومینیوم است که در آن روی به عنوان عنصر اصلی آلیاژی به حساب می‌آید. از مزایای آن می‌توان به استحکام قابل مقایسه با بسیاری از فولادها، استحکام خستگی خوب و سطح متوسط ماشین‌کاری و از معایب آن می‌توان به مقاومت کمتر در برابر خوردگی در مقایسه با بسیاری از آلیاژهای آلومینیومی اشاره کرد. هزینهٔ تولید آن بسیار بالاست که استفاده آن را در صنایع محدود می‌سازد. آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ از مهمترین آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا به شمار می‌رود که به صورت گسترده‌ای برای ساخت اجزاء مختلف در صنایع هوافضا، دفاعی و نظامی به کار می‌رود. به طوریکه در بین ۲۵ آلیاژ آلومینیوم کارپذیر رایج، آلیاژ ۷۰۷۵ به عنوان مشکلترین آلیاژ جهت اکستروژن ارزیابی شده است.

ترکیب آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ تقریباً شامل ۵٫۶–۶٫۱٪ روی، ۲٫۱–۲٫۵٪ منیزیم، ۱٫۲–۱٫۶٪ مس و کمتر از نیم درصد سیلیکون، آهن، منگنز، تیتانیوم، کروم و دیگر فلزات می‌باشد. از مهمترین مشتقات این آلیاژ که در عملیات برگشت دادن یا تمپر کردن تولید می‌شوند می‌توان به o-7075, T6-7075 ,T651-7075 اشاره کرد.

خواص عمومی

چگالی آلومینیوم 7075A برابر 2.810 g/cm3 می‌باشد. (0.1015 lb/in3)

در میان آلیاژهای کار پذیر آلومینیم، آلیاژهای سری 2xxx، 6xxx، 7xxx قابلیت انجام عملیات حرارتی را دارند.

Alloy Element(%)
۷۰۷۵
۵٫۶–۶٫۱ Zn
۲٫۱–۲٫۵ Mg
۱٫۲–۱٫۶ Cu
۰٫۱۸–۰٫۲۸ Cr
0.5(Max) Fe
0.4(Max) Si
0.3(Max) Mn
0.2(Max) Ti
0.05(Max) each Others
0.15(Max) total
Al Remainder

ویژگی‌های مکانیکی

خواص مکانیکی ۷۰۷۵ تا حد زیادی به عملیات بازپخت (Tempering) مواد بستگی دارد.

۷۰۷۵–۰

در عملیات حرارتی بازگشت دهی آلیاژ ۷۰۷۵–۰ حداکثر مقاومت کششی (Mpa 280 (PSI 40.000 و حداکثر استحکام تسلیم آن (Mpa 140 (PSI 21.000 می‌باشد. این آلیاژ می‌تواند (کشش قبل از شکست نهایی) به میزان ۹ تا ۱۰ درصد طول خود افزایش طول پیدا کند. همچنین مقاومت به خوردگی و استحکام خوبی از خود به نمایش می‌گذارد.

7075-T6

آلیاژ آلومینیوم 7075-T6 دارای ویژگی‌هایی از جمله مقاومت به خوردگی مناسب، نسبت استحکام به وزن بالا و هدایت حرارتی خوب می‌باشد ولی این آلیاژها در مقابل روش‌های جوشکاری ذوبی قابلیت جوش‌پذیری ضعیفی از خود نشان می‌دهند .

آلیاژ عملیات حرارتی شدهٔ 7075-T6 دارای استحکام کششی نهایی (Mpa 510-540 (PSI 74.000-78.000 و استحکام تسلیم (Mpa 430-480 (PSI 63.000-69.000 می‌باشد. همچنین در حدود ۵ تا ۱۱ درصد افزایش طول شکست دارد.

دمای عملیات T6 معمولاً به صورت یکسان‌سازی شده از آلیاژ ۷۰۷۵ در ۴۵۰ درجهٔ سانتی‌گراد به مدت چندین ساعت به کوئنچ و سپس در دمای ۱۲۰ درجهٔ سانتی‌گراد به مدت ۲۴ ساعت به پیر سختی می‌رسد. نوع T6 بالاترین حد استحکام تسلیم را در بین آلیاژهای ۷۰۷۵ است. عمدتاً منشأ اصلی این استحکام به پراکندگی و زمان رسوب‌دهی بین درون دانه‌ها و در امتداد مرز دانه‌ها بستگی دارد و در مقابل مقاومت به خوردگی تنشی کاهش می‌یابد.

7075-T651

آلیاژ عملیات حرارتی شده‌ی7075-T651 دارای استحکام کششی نهایی (Mpa 570 (PSI 83.000 و استحکام تسلیم (Mpa 500 (PSI 73.000 می‌باشد. همچنین ۳ تا ۹ درصد افزایش طول شکست دارد. این خواص می‌تواند بسته به نوع مواد مورد استفاده تغییر کند.

7075-T7

آلیاژ عملیات حرارتی شده‌ی7075-T7 دارای استحکام کششی نهایی (Mpa 505 (PSI 73.000 و استحکام تسلیم (Mpa 435 (PSI 63.100 می‌باشد. همچنین ۱۳ درصد افزایش طول شکست دارد. دمای عملیات T7 توسط میانگین مواد (meaning aging past the peak hardness) بدست می‌آید. این امر اغلب به وسیله پیر سختی در دمای 100-120 C برای چندین ساعت صورت می‌پذیرد و سپس به مدت ۲۴ ساعت و یا بیشتر در دمای 160-180 C نگهداشته می‌شود. دمای عملیات T7 یک میکرو ساختار ازeta تولید می‌کند. در مقابل در دمای عملیات T6 این ذرات eta بسیار بزرگ هستند و تمایل به رشد در امتداد مرز دانه‌ها دارند. این امر حساسیت تنش ترک خوردگی را کاهش می‌دهد. دمای عملیات T7 یکسان با دمای عملیات T73 می‌باشد.

7075-RRA

همان‌طور که در بالا ذکر شد در عملیات حرارتی T6 استحکام و سختی افزایش و در عوض، مقاومت به خوردگی تنشی(SCC) کاهش می‌یابد. برای افزایش مقاومت به SCC همراه با حفظ یا تقویت استحکام و سختی عملیات حرارتی برگشت پیرسازی مجدد (RRA) بر روی نمونه‌های آلومینیومی ۷۰۷۵ فورج شده در شرایط T6 مورد استفاده قرار می‌گیرد. بدین منظور را حل زیر صورت می‌گیرد:

۱- انجام عملیات حرارتی T6 یعنی عمل حرارتی انحلالی در 465 C، کوئنچ کردن در آب سرد و پیر کردن به مدت ۲۴ ساعت در 120 C.

۲- حرارت دادن به مدت کوتاه (مثلا ۵ دقیقه) در دمایی در محدودهٔ 200-280 C و کوئنچ کردن در آب سرد.

۳- پیر کردن مجدد بمدت ۲۴ ساعت در120 C.

ساختار میکروسکوپی و خواص مکانیکی سختی نمونه‌های RRA شده به نمونه‌های T6 (در صورت اعمال مناسب عملیات RRA)بسیار نزدیک است و خواص مکانیکی قطعات جدار نازک آلیاژ ۷۰۷۵ به نحو مؤثری افزایش می‌یابد.

آلیاژهای آلومینیم-روی-منیزیم و آلومینیم-روی-منیزیم-مس (7xxx)

آلیاژهای آلومینیم-روی-منیزیم در میان کلیه آلیاژهای آلومینیم بیشترین پتانسیل پیرسختی را دارند. در آلیاژهای پر استحکام این گروه از مس به مقدار کمتر از ۰/۳ درصد، برای افزایش مقاومت به خوردگی تنشی استفاده می‌شود. آلیاژهایی که فاقد مس یا دارای مقادیر اندکی مس هستند، به آسانی جوشکاری می‌شوند. این آلیاژها در دمای محیط به طور قابل ملاحظه‌ای پیرسخت شده و محدوده وسیع دمایی برای عملیات محلول سازی آن‌ها وجود دارد؛ بنابراین در هنگام جوشکاری، استحکام آلیاژ بازیابی می‌شود و نیاز به عملیات حرارتی دیگری نیست. آلیاژهای جوش پذیر آلومینیم-روی-منیزیم در ابتدا برای ساخت پل‌های نظامی سبک مورد استفاده قرار گرفتند. امروزه برای کنترل ساختار این آلیاژها از عناصر کروم، منگنز و زیرکونیوم استفاده می‌شود.

جداول و نمودارهای مرتبط با آلیاژ ۷۰۷۵

تأثیر ناخالصی بر روی چقرمگی شکست برخی آلیاژهای آلومینیوم کارپذیر استحکام بالا.

آلیاژ و حالت سختی Fe% حداکثر Si% حداکثر تنش سیلان (Mpa) استحکام کششی (Mpa) چقرمگی شکست (Mpa)
طولی عرضی کوتاه
2048-T8 ۰٫۵ ۰٫۵ ۴۵۰ ۴۸۰ ۲۲–۲۷ ۱۸–۲۲
2124-T8 ۰٫۳ ۰٫۲ ۴۴۰ ۴۹۰ ۳۱ ۲۵
2048-T8 ۰٫۲ ۰٫۱۵ ۴۲۰ ۴۶۰ ۳۷ ۲۸
7075-T6 ۰٫۵ ۰٫۴ ۵۰۰ ۵۷۰ ۲۶–۲۹ ۱۷–۲۲
7075-T73 ۰٫۵ ۰٫۴ ۴۳۰ ۵۰۰ ۳۱–۳۳ ۲۰–۲۳
7175-T736 ۰٫۲ ۰٫۱۵ ۴۷۰ ۵۴۰ ۳۳–۳۸ ۲۱–۲۹
7075-T736 ۰٫۱۵ ۰٫۱۲ ۵۱۰ ۵۵۰ ۳۳–۳۹ ۲۱–۲۹

کاربردها

آلیاژهای سری ۷۰۰۰ از قبیل ۷۰۷۵ اغلب در صنایع حمل و نقل از جمله حمل و نقل دریایی، هوایی و خودروها به دلیل بالا بودن نسبت استحکام به چگالی مورد استفاده قرار می‌گیرد و همچنین این قابلیت سبکی و استحکام بالا باعث شده تا این آلیاژ در تجهیزات صخره نوردی، قطعات دوچرخه، قاب اسکیت‌ها و بدنه گلایدرها نیز به کار برده شود.

در بدنه اغلب مدل‌های سرگرمی رادیو کنترل معمولاً از آلیاژهای ۷۰۷۵ و ۶۰۶۱ برای صفحات شاسی استفاده می‌شود.

http://s9.picofile.com/file/8294986118/%D8%A2%D9%84%DB%8C%D8%A7%DA%98_7075_2_.jpg

۷۰۷۵ همچنین در تولید تفنگ M16 برای ارتش آمریکا استفاده می‌شود.

شرکت‌های ساخت اسلحه از جمله Desert Tactical Arms, SIG Sauer و شرکت جنگ‌افزار فرانسوی PGM از این آلیاژ برای افزایش دقت در اسلحه استفاده می‌کنند.

همچنین به صورت میله برای چوب بازی لاکراس، شمشیر STX و مجموعه بعضی از چاقو و چنگال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. به علت استحکام بالا، چگالی پایین، خواص حرارتی مطلوب و قابلیت پولیش بالا آلیاژ ۷۰۷۵ به طور گسترده‌ای در ساخت ابزار قالب استفاده می‌شود.

تاریخچه

اولین بار در سال ۱۹۴۳ آلیاژ ۷۰۷۵ توسط یک شرکت ژاپنی به نام سومیتومو Sumitomo Metal به صورت مخفیانه توسعه داده شد.در نهایت این آلیاژ برای تولید بدنه در نیروی دریایی امپراتوری ژاپن مورد استفاده قرار گرفت.

نام تجاری

آلیاژ ۷۰۷۵ تحت نام‌های تجاری مختلف از جمله Zicral ,Ergal و Fortal Constructal به فروش می‌رسد.

برخی از آلیاژهای سری ۷۰۰۰ تحت نام‌های تجاری Alumec 79، Alumec 89، Contal, Certal, Alumould و Hokotol برای ساخت قالب به کار می‌رود.

مجید غفوری