تعيين نقطه كوهيرنسي دندريت در فرآيند انجماد آلياژ آلومينيم 2024 از طريق تكنيك آناليز حرارتي

Determination of dendrite coherency point of Al2024 alloy using thermal analysis technique

در فرايند انجماد آلياژها، نقطه كوهيرنسي دندريتي به لحظه اي گفته مي شود كه نخستين برخورد دندريت هاي آزاد با دندريت هاي در حال رشد مجاورشان صورت مي گيرد. به عبارت ديگر، در اين زمان مشخص دندريت ها تشكيل يك طرح اسكلتي در هم فرو رونده از خود نشان مي دهند. در لحظه تشكيل كوهيرنسي دندريت ها، انتقال مذاب از تغذيه توده اي به تغذيه بين دندريتي در جهت جبران انقباض در حين انجماد صورت مي گيرد. به سبب تشكيل شبكه دندريتي در هم فرو رفته در اين زمان، جريان مذاب در كل نمونه ريختگي مشكل شده و توسعه تنش هاي ناشي از انقباض در حين انجماد مي تواند منجر به تشكيل نقايصي مانند جدايش ماكروسكوپي، حفرات انقباضي، تخلخل گازي و ترك گرم در قطعه ريختگي شود. بنابراين، نقطه كوهيرنسي دندريتي در فرايند انجماد و ساختار نهايي قطعات ريختگي از اهميت خاصي برخوردار است. در اين تحقيق از تكنيك آناليز حرارتي با استفاده از دو ترموكوپل، كه يكي در كنار ديواره قالب و ديگري در مركز قالب تعبيه مي شود استفاده شده است. مذاب آلياژ آلومينيم 2024، در دو حالت بدون افزودن ماده جوانه زا و ديگري با افزودن مقداري مشخص از آميژان Al-5Ti-1B مورد آزمايش قرار گرفت. در اين تحقيق، نتايج حاصل از تاثير افزودن ماده جوانه زا بر زمان تشكيل كوهيرنسي د ندريتي و كسر فاز جامد تشكيل شده در حين انجماد ارايه مي گردد.

Dendrite coherency point (DCP) is one of the most important characteristics in solidification process of alloys. Impingement of growing dendrites and adjacent dendrites is occurred at this point. Coherency between dendrites changes the melt feeding condition from mass feeding to inter-dendritic feeding. As dendrites skeleton network is formed at this point, flow of melt becomes more difficult in all sections of the casting and this event leads to increase in thermal stresses. Thermal stresses originated from contraction during solidification process causes some imperfections in castings such as, micro- and macro-segregation, shrinkage and gas porosities, and hot tearing. Therefore, determination of DCP can be useful to prevent these imperfections. In this investigation, two thermocouples computer-aided thermal analysis method was used to detect the effects of time and temperature in the formation of dendrite coherency point. 2024 aluminum alloy was melted and processed at two conditions; without grain refinement and grain refined with 1.2 wt.% Al-5Ti-1B master alloy. The effect of grain refinement on the time of dendrite coherency and solid fraction in DCP is presented in this paper.