تاثير اندازه و نوع پوشش ذرات پودر آهن و ميزان مس افزودني بر ويژگي هاي گوي هاي توخالي فولادي

Effects of size and type of coating of iron powders and copper additive on the properties of hollow steel spheres

گوي هاي توخالي فلزي مي توانند به صورت موفقيت آميز براي ايجاد سلول ها و حفرات در ساختارهاي سلولي و فوم هاي فلزي به كار گرفته شوند كه مهم ترين روش هاي توليد آن ها بر پايه متالورژي پودر استوار مي باشد. در اين پژوهش، گوي هاي توخالي فولادي با استفاده از دانه هاي پلي استيرن به عنوان ماده زيرلايه و به روش متالورژي پودر توليد شدند. دانه هاي پلي استيرن از يك بلوك پلي استيرن جدا شدند و دانه بندي آن ها به اندازه هاي متفاوت توسط الك صورت گرفت. سپس، مخلوط سيليكات سديم به عنوان چسب و پودر آهن، بر روي دانه هاي تهيه شده پاشيده شد و پس از آغشته شدن دانه ها به صورت كامل، خشك شدن درون هوا صورت گرفت. بنابراين، يك لايه نازك از پودرهاي آهن به همراه چسب بر روي دانه هاي پلي استيرن ايجاد شد. در پايان، دو فرآيند عمليات حرارتي مجزا به منظور توليد گوي هاي توخالي فولادي با استحكام بالا انجام شد كه شامل تجزيه حرارتي دانه هاي پلي استيرن و تف جوشي مي باشد. به منظور ارزيابي ضخامت و ميزان تخلخل پوسته گوي هاي توخالي فولادي و بررسي معايب آن ها، مقاطع پوسته ها توسط ميكروسكوپ نوري مورد مطالعه قرار گرفت. گوي هاي توخالي فولادي تقريباً داراي ضخامت يكنواخت مي باشند. اندازه دانه هاي پودر آهن، افزودني مس و نوع پوشش پودرهاي آهن تاثير زيادي بر روي ضخامت، كسر سطحي تخلخل، ترك ها و حفرات در پوسته دارند.

Metal hollow spheres are successfully used for manufacturing of cells and porosities in the cellular structures and metallic foams that important production methods of them are based on powder metallurgy. In this paper, steel hollow spheres are produced by powder metallurgy method and polystyrene beads are used as substrate materials. Polystyrene beads are separated from a polystyrene block and sorted by sieving. Then, mixture of sodium silicate, as binder, and iron powder was sprayed on prepared beads. After drying, a thin layer of iron powder was covered polystyrene beads. Finally, two different heat treatment processes to produce high strength steel hollow spheres was undertaken. These processes are involving the pyrolysis of polystyrene beads and sintering process. For shell thickness measurements, determination of porosity content and flaws evaluation, shell section of hollow spheres were studied by optical microscopy. Produced hollow steel spheres are nearly uniform thickness in shell. Size of iron powder particles, cupper content and type of coating of iron powder are strongly affected on shell thickness, porosity percent and shell flaws.