تولید گوی‌های توخالی فولادی توسط پودرهای آهن تجاری و بررسی رفتار مکانیکی و ریزساختاری آن‌ها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی متالورژی و مواد- دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این پژوهش، گوی‌های توخالی فولادی توسط روشی مبتنی بر متالورژی پودر و با استفاده از پودرهای آهن تجاری تولید شدند. بدین منظور، ابتدا پودرهای آهن، مس (10 درصد وزنی) و کربن (5/0 درصد وزنی) مخلوط شدند و سپس توسط سیلیکات سدیم (10 درصد وزنی) به عنوان چسب یک سوسپانسیون همگن ایجاد کردند. سپس، سوسپانسیون تهیه شده بر روی دانه‌های پلی‌استیرن توسط دستگاه پوشش‌دهی پاشیده شد. پس از خشک شدن گوی‌ها، دو عملیات حرارتی متفاوت بر روی آن‌ها انجام گردید که شامل حرارت‌دهی به منظور ذوب و تجزیه حرارتی پلی‌استیرن و تف‌جوشی به منظور تولید پوسته مستحکم می‌باشند. برای بررسی ریزساختار گوی‌های توخالی فولادی از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای بررسی رفتار مکانیکی آن‌ها از آزمون فشار استفاده شد. نتایج حاکی از آن است که دیواره گوی‌های تولیدی از چهار ناحیه متفاوت تشکیل شده است که شامل ناحیه پودرهای آهن تف‌جوشی شده، ناحیه پودرهای مس توسعه یافته در بین پودرهای آهن، ناحیه سیلیکات سدیم باقیمانده و ناحیه تخلخل‌ها می‌باشد. نتایج به دست آمده از آزمون فشار بیانگر آن است که منحنی‌های نیرو- جابجایی در گوی‌ها با قطرهای متفاوت تفاوت چندانی ندارد. شکست گوی‌ها در اعمال نیروهای فشاری بر اثر وجود ریزترک‌ها در دیواره گوی‌ها و رشد آن‌ها صورت می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Manufacturing of steel hollow spheres using commercial iron powders and investigations of their mechanical properties and microstructure

نویسنده [English]

  • Hamid Sazegaran 1
چکیده [English]

In this study, steel hollow spheres were manufactured using commercial iron powders by powder metallurgy technique. For manufacturing the hollow spheres, iron powders, copper powders (10 wt. %) and carbon powders (0.5 wt. %) were firstly mixed and then were added to the sodium silicate (10 wt. %) as binder to produce a homogenous suspension. Then, prepared suspension was coated on the polystyrene spheres. After drying the green spheres, two different heat treatment processes were carried out on the spheres including the melting and thermal de-binding and the sintering processes. The microscopic evaluations were performed by optical microscope and scanning electron microscope and mechanical properties of steel hollow spheres were investigated by the compression test. The results shown that sphere walls composed of four different regions including: the sintered iron powders region, the dispersed copper powders region, remained sodium silicate region and porosities region. In addition, the force-displacement curves of compressed spheres were revealed no significant differences in spheres with different sphere sizes. The fractures of spheres in compression forces were occurred based on the presence of the micro-cracks in the sphere walls and growth of them.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steel hollow spheres
  • Powder Metallurgy
  • Sintering
  • Scanning electron microscopy
  • Compression behavior