دانلود مقاله آلیاژ منیزیم و خواص آن ها

· انواع آلیاژهای منیزیم و خواص آنها انواع آلیاژهای منیزیم و خواص آنها آلیاژهای منیزیم – آلومینیوم: این آلیاژها اغلب حاوی (8-9)% آلومینیوم هستند، که مقدار کمی روی جهت افزایش خواص کششی و مقداری هم منگنز ( به عنوان مثال 0.3% ) برای افزایش مقاومت به خوردگی به آلیاژ اضافه می شود.

در آلیاژهای بیش از 2% آلومینیوم در شرایط ریختگی فاز b-Mg17Al12 که بعضا Mg4Al3 نامیده می شود، ظاهر می گردد که با افزایش آلومینیوم این فاز در اطراف مرز دانه ها تشکیل می شود و بالای 8% آلومینیوم، شکل پذیری به سرعت کم می شود.

آنیل کردن آلیاژ منیزیم – آلومینیوم در دمای 420 درجه ی سانتیگراد موجب انحلال مجدد جز سلولی و تمام یا قسمتی از فاز b در امتداد مرز دانه ها شده که موجب استحکام بخشی در اثر محلول جامد می شود و شکل پذیری آلیاژ افزایش می یابد.

افزودن روی به آلیاژ منیزیم – آلومینیوم باعث افزایش استحکام می گردد ولی به علت افزایش احتمال ترک خوردگی در طی انجماد استفاده از روی محدود می باشد.

در مواردی که نیاز به چقرمگی شکست و شکل پذیری بیشتر باشد، آلیاژ با خلوص بالا و با درصد های آلومینیوم کمتر توسعه یافته است که این خواص ناشی از کاهش مقدار Mg17Al12 در اطراف مرز دانه ها است.

آلیاژهای ریختگی Mg-Alو Mg-Al-Zn تا حدودی مستعد بروز تخلخل های ریز می باشند، اما در عوض دارای قابلیت ریخته گری خوبی بوده و مقاومت آنها در برابر خوردگی عموما رضایت بخش است.

این آلیاژها برای استفاده در دماهای تا 110 – 120 درجه ی سانتیگراد مناسب اند و در بالای این دما نرخ خزش به مقدار غیر قابل قبولی می رسد.

چنین رفتاری به این واقعیت نسبت داده می شود که آلیاژهای منیزیم عمدتا به دلیل لغزش مرز دانه ها دچار خزش می شوند و فاز Mg17Al12 که دارای دمای گداز حدود 460 درجه ی سانتیگراد بوده و در دماهای پایین تر نسبتا نرم است، تاثیری در ثابت نگه داشتن مرز دانه ها ندارد.

افزودن 1% کلسیم مقاومت خزشی آلیاژهای Mg-Al را افزایش داده، اما این آلیاژها را مستعد ترک خوردگی گرم می نماید.

با کاهش درصد آلومینیوم و اضافه شدن سیلیسیم نیز خواص خزشی بهبود می یابند.

سیلیسیم باعث کاهش مقدار Mg17Al12 شده و در قطعات ریخته گری تحت فشار که نسبتا سریع سرد می شوند، سیلیسیم با منیزیم ترکیب شده و ذرات ریز و نسبتا سخت ترکیب Mg2Si را در مرز دانه ها تشکیل می دهد.

آلیاژهای سیستم Mg-Al مستعد انقباض میکروسکوپی بوده و لذا برای بدست آمدن کیفیتی یکنواخت باید دقت لازم به عمل آید.

آلیاژهای منیزیم – روی: آلیاژهای منیزیم – روی قابلیت پیر سختی دارند اما ریز کردن با اعمال فوق تبرید یا تلقیح در آنها مؤثر نیست و نیز امکان بروز ریز مک در آنها وجود دارد.

در نتیجه، این آلیاژها برای تولید قطعات تجاری مورد استفاده قرار نمی گیرند.

فرایند پیر سازی پیچیده و شامل چهار مرحله است.

حد حلالیت مناطق GP در آلیاژ Mg-5.5Zn بین (70 – 80) درجه سانتیگراد قرار داشته و پیر سازی مقدماتی در زیر این خط حلالیت، پیش از پیرسازی در دمای بالاتر ( بعنوان مثال 150 درجه سانتیگراد )، اندازه ی رسوب های میله ای شکل MgZn را که فاز هم سیما می باشد، ریز نمی نماید و پس از آن، از مناطق GP تشکیل می گردند، حداکثر سخت شدن با حضور این فاز هم سیما بدست می آید.

آلیاژهای منیزیم – روی – مس: افزودن مس به آلیاژهای دوتایی Mg-Zn موجب بهبود قابل توجه شکل پذیری و مؤثرتر شدن عملیات پیر سازی می گردد.

این آلیاژها خواص کششی مشابه با آلیاژ AZ91 (به طور مثال مقاومت کششی در حد 215 الی 260 مگاپاسکال، حد تناسب حدود 130الی 160 مگاپاسکال و ازدیاد طول نسبی بین 3 تا 8 درصد) از خود نشان داده و این مزیت را دارد که خواص فوق الذکر تکرار پذیر هستند و پایداری در دماهای بالا نیز بهبود می یابد.

یکی از آلیاژهای این خانواده که در ماسه ریخته گری می شود به نام ZC63 نامگذاری شده است.

افزودن تدریجی مس به آلیاژهای Mg-Zn درجه حرارت یوتکتیک را مطابق نمودار زیر بالا می برد و از این نظر دارای اهمیت است بطوریکه استفاده از دماهای بالاتر در عملیات محلولی و نتیجتاً حداکثر حلالیت روی و مس را امکان پذیر می سازد.

ساختار یوتکتیک نیز تغییر کرده و به جای ساختار کاملا جدا از هم در آلیاژهای دوتایی Mg-Zn که در آن ترکیب Mg و Zn در اطراف مرزدانه و بین بازوهای دندریتی توزیع شده است، در آلیاژهای سه تایی مس دار ساختار لایه ای تشکیل می شود.

بر اثر عملیات حرارتی محلولی، انحلال جزئی یوتکتیک صورت گرفته و پولکها و میله های در زمینه ی آلفا باقی می ماند.

گمان می رود که چنین ساختار علت بهبود شکل پذیری آلیاژ باشد.

افزودن مس به آلیاژهای Mg-Al-Zn اثر زیان آور بر مقاومت به خوردگی آنها دارد اما در آلیاژهای Mg-Zn-Cu این مسأله دیده نمی شود که دلیل آن ممکن است داخل شدن مس در فاز یوتکتیکی به صورت Mg(Cu,Zn) باشد.

حد خستگی در حالت بدون شیار این آلیاژ بهتر از آلیاژهای Mg-Al-Zn است، در حالی که مقادیر مربوط به حالت شیار دار یکسان است.

آلیاژهای ریختگی زیرکونیم دار: حداکثر حلالیت زیرکونیم در منیزیم مذاب 0.6% می باشد و چون آلیاژهای دوتایی Mg-Zr برای مصارف تجاری استحکام کافی ندارند، افزودن عناصر آلیاژی دیگر به آنها ضروری است.

انتخاب این عنصر تحت تاثیر سه عامل اساسی قرار دارد: 1.سازگاری با زیرکونیم 2.ویژگی های ریخته گری 3.خواص مطلوب آلیاژ توجه به مورد سوم، بهبود خواص کششی شامل تنش تسلیم و استحکام کششی و همچنین افزایش مقاومت خزشی دو هدف اصلی بوده و در صنایع هوافضا این مورد بیشتر مد نظر قرار گرفته است.

آلیاژهای منیزیم – روی – زیرکونیم: قابلیت زیرکونیم برای جوانه زنی در آلیاژهای Mg-Zn منجر به معرفی آلیاژهایی مانند ZK51 و ZK61 گردید.

این آلیاژها معمولا به ترتیب در شرایط عملیات حرارتی T5 و T6 مورد استفاده قرار می گیرند.

با وجود این، امکان بروز ریزمک در این آلیاژها و غیر قابل جوشکاری بودن، آنها را به شدت محدود کرده است.

آلیاژهای شامل عناصر خاکی: اخیراَ توجه محققین به آلیاژهای منیزیم – آلومینیوم حاوی عناصر خاکی که به عنوان مثال به صورت میش متال طبیعی با ترکیب (%55Ce-%20La-%20Nd-%5Pr) به آلیاژ افزوده می شوند، معطوف گشته است.

این آلیاژ نیز فقط برای ریخته گری تحت فشار مناسب است زیرا سرد کردن آرامتر منجر به تشکیل ذرات درشت ترکیبات Al2R.E می گردد.

مکانیزم تأثیر عناصر کمیاب خاکی برخواص خزشی هنوز کاملا شناخته نشده است، اگر چه در آلیاژ دوتایی پیر شده Mg-1.3R.E رسوبات پراکنده ریز دیده شده است.

به علاوه، جوانه زنی فاز پایدار Mg12Ce در مرز دانه ها طی خزش مشاهده شده و به نظر می رسد این فاز میزان تغییر شکل ناشی از لغزش مرز دانه را کاهش دهد.

با این حال، باید توجه کرد که استفاده از میش متال قیمت آلیاژ را افزایش می دهد.

معمولا از آلیاژهای حاوی عناصر خاکی در مواردی که مقاومت به خزشی آلیاژ مد نظر باشد استفاده می گردد.که سه آلیاژ پیشنهاد شده توسط ASTM به شرح زیر است: 1.EK30A 2.EK41A 3.EZ33A آلیاژهای شامل توریم: آلیاژ منیزیم – توریم، به دلیل مقاومت خزشی بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

از آلیاژهای شامل توریم می توان به آلیاژهای ZT1 و TZ6 اشاره کرد.

آلیاژ ZT1 که شامل 3% توریم،2.2% روی و 0.7% زیرکونیم است برای بهترین خواص خزشی استفاده می شود (رنج درجه حرارت بین 250 الی 350 درجه ی سانتیگراد ).

آلیاژ جدید TZ6 که از 5.8% روی، 1.8% توریم و 0.7% زیرکونیم تشکیل شده است دارای مقاومت کششی بالا و الانگیشن حدود 5 درصد می باشد.

آلیاژهای منیزیم – لیتیوم: لیتیوم به عنوان سبکترین فلز با چگالی 0.534gr/cm3 در منیزیم باعث کاهش چگالی و افزایش داکتیلیتی مستقل از اندازه دانه می شود.

یعنی خواص منیزیم به عنوان یک فلز سازه ای بهبود می یابد.

از طرف دیگر در آزمایشاتی، شامل آلیاژهای فوق سبک bcc بر پایه MgLi40at% در یک چگالی بالای 1.3gr/cm3 گزارش شده است.

افزایش داکتیلیتی توسط کاهش نسبت ثوابت شبکه (c/a) در اثر جایگزینی اتم های Li به جای اتم های Mg ایجاد می شود.

[size=medium]نمایش اختصاری آلیاژهای منیزیم برای نمایش اختصاری آلیاژهای منیزیم، به گونه ای که ترکیب شیمیایی تقریبی و نوع عملیات حرارتی یا مکانیکی انجام شده بر روی آنها را بیان کند، سیستم های گوناگونی پیشنهاد گردیده و بکار می رود که در میان آنها سیستم استاندارد ASTM در سطح جهانی پذیرفته شده است و در این متن نیز به عنوان مبنا مورد استفاده قرار می گیرد.

در سیستم ASTM که برای مشخص کردن آلیاژهای آلومینیوم و آلیاژهای منیزیم به طور یکسان به کار می رود علامت اختصاری هر آلیاژ دارای چهار بخش است: بخش نخست نشان دهنده دو عنصر آلیاژ کننده اصلی می باشد.

این دو عنصر توسط دو حرف الفبا و به ترتیب کاهش درصد آنها بیان می گردند (چنانچه درصد های آنها برابر باشند، ترتیب الفبایی دو حرف رعایت می شود).

در جدول زیر عناصر آلیاژ کننده آلومینیوم و منیزیم و حروف نماینده آنها درج شده است: آلومینیوم A منیزیم Mg سرب P بیسموت B توریم H نقره Q مس C زیرکونیم K کروم R کادمیوم D لیتیوم L سیلیسیوم S خاک های نادر E منگنز M قلع T آهن F نیکل N آنتیموان Y روی Z بخش دوم مقدار هر یک از دو عنصر آلیاژی را بیان می کند.

این بخش از دو عدد صحیح تشکیل شده که هر یک نزدیکترین عدد به درصد عنصر مربوط به آن است.

ترتیب نوشتن این دو عدد با ترتیب نمایش دو عنصر در بخش نخست یکسان است.

در بخش سوم آلیاژهای استاندارد گوناگونی که دو عنصر آلیاژی اصلی و درصدهای دو عنصر در تمام آنها یکسان می باشند، بر اساس اختلافات جزیی شان از یکدیگر جدا می شوند.

این بخش از یک حرف تشکیل یافته است.

حروف متوالی الفبا به جز O ، آلیاژهای مشابه (که اختلاف آنها مثلا در نوع یا مقدار سومین عنصر آلیاژ کننده می باشد) را به ترتیب استاندارد شدن آنها مشخص می کنند و شامل حروف زیر می باشند: A: اولین ترکیب آلیاژ ثبت شده در ASTM B: دومین ترکیب آلیاژ ثبت شده در ASTM C: سومین ترکیب آلیاژ ثبت شده در ASTM D: آلیاژ با خلوص خیلی زیاد ثبت شده در ASTM X1 : آلیاژ ثبت نشده در ASTM E: آلیاژ با مقاومت عالی در برابر خوردگی چنانچه فقط ترکیب آلیاژی مورد نظر باشد، سه بخش گفته شده برای مشخص کردن آلیاژ کافی است در غیر این صورت بخش چهارم که بازگو کننده شرایط فیزیکی آلیاژ (نوع عملیات مکانیکی یا عملیات حرارتی انجام شده روی آلیاژ) می باشد، به دنبال بخش سوم اضافه شده و با یک خط تیره از آن جدا می گردد.

بخش چهارم از یک و یک عدد به دنبال آن تشکیل می شود.

حروف و اعدادی که به این منظور به کار می روند با ذکر معانی آنها در زیر آمده است: بدون هیچگونه عملیات حرارتی یا مکانیکی-------------------------------------------------------------------As fabricated آنیل شده، دوباره متبلور شده( فقط قطعات کار شده )Annealed,recrystallized(wrought product)------------------- سخت شده بر اثر تغییر شکل مکانیکی Strain hardened------------------------------------------------------------------- در حالت ناپایدار ایجاد شده توسط عملیت حرارتی محلولیSolution heat treated.Unstable temper------------------ حالت پایدار (متفاوت با F و O و یا H )ایجاد شده از طریق عملیات حرارتی------Thermally treated to produce stable tempers other than –F.-O.or-H تقسیمات فرعی عملیات –H و –T : 17 [size=medium]نمایش اختصاری آلیاژهای منیزیم برای نمایش اختصاری آلیاژهای منیزیم، به گونه ای که ترکیب شیمیایی تقریبی و نوع عملیات حرارتی یا مکانیکی انجام شده بر روی آنها را بیان کند، سیستم های گوناگونی پیشنهاد گردیده و بکار می رود که در میان آنها سیستم استاندارد ASTM در سطح جهانی پذیرفته شده است و در این متن نیز به عنوان مبنا مورد استفاده قرار می گیرد.

حروف و اعدادی که به این منظور به کار می روند با ذکر معانی آنها در زیر آمده است: بدون هیچگونه عملیات حرارتی یا مکانیکی-------------------------------------------------------------------As fabricated آنیل شده، دوباره متبلور شده( فقط قطعات کار شده )Annealed,recrystallized(wrought product)------------------- سخت شده بر اثر تغییر شکل مکانیکی Strain hardened------------------------------------------------------------------- در حالت ناپایدار ایجاد شده توسط عملیت حرارتی محلولیSolution heat treated.Unstable temper------------------ حالت پایدار (متفاوت با F و O و یا H )ایجاد شده از طریق عملیات حرارتی------Thermally treated to produce stable tempers other than –F.-O.or-H تقسیمات فرعی عملیات –H و –T : Plus one or more digits…strain hardened only.

(با یک یا چند رقم پس از 1) سخت شده بر اثر تغییر شکل مکانیکی.

-H2: plus one or more digits…strain hardened and then partially annealed (با یک یا چند رقم پس از 2 ) سخت شده بر اثر تغییر شکل مکانیکی و سپس آنیل جزیی شده.

-H3:plus one or more digits…strain hardened and then stabilized (با یک یا چند رقم پس از 3) سخت شده بر اثر تغییر شکل مکانیکی و سپس تثبیت شده .

-T2: Annealed ( cast products only) آنیل شده ( فقط قطعات ریختگی ) -T3: Solution heat tread and then cold worked عملیات حرارتی محلولی و سپس کار سرد شده.

-T4: Solution heat treated عملیات حرارتی محلولی روی قطعه انجام شده.

-T5: Artificially aged only پیرسختی مصنوعی ( عملیات حرارتی رسوبی ) روی قطعه انجام شده.

-T6: Solution heat treated and then artificially aged عملیات حرارتی محلول و سپس پیرسختی مصنوعی ( عملیات حرارتی کامل ) روی قطعه انجام شده.

-T7: Solution heat treated and then stabilized عملیات حرارتی محلولی و پس از آن تثبیت شده.

-T8: Solution heat treated, cold worked and then artificially aged عملیات حرارتی محلول، کار سرد و سپس پیرسختی مصنوعی روی قطعه انجام شده.

-T9: Solution heat treated, artificially aged and then cold worked عملیات حرارتی محلولی، پیرسختی مصنوعی و سپس کار سرد روی قطعه انجام شده.

-T10: Artificially aged and then cold worked پیرسختی مصنوعی و سپس کار سرد روی قطعه انجام شده.

چون سیستم استاندارد ASTM برای آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم به طور یکسان به کار می رود، لذا پیش از بیان علامت اختصاری آلیاژ، نام فلز پایه ذکر می گردد، مگر در مواردی که فلز پایه کاملا مشخص باشد.[/size] آلیاژ سازی عناصر آلیاژی در آلیاژهای معمولی ریخته گری، شامل 6 % الی 11 % آلومینیوم، بالای 3 % روی و در حدود 0.2 % منگنز می شود.مشکلات ناشی از ترکیب این عناصر، ناچیز می باشد.

درصد این عناصر در کل مواد شارژ، محاسبه شده و همراه با منیزیم، ذوب می شوند.

نقطه ذوب منیزیم خالص 650 درجه سانتیگراد بوده و نقطه ذوب آلومینیوم و روی، به ترتیب 660 و 419 درجه سانتیگراد می باشد.

هنگامی که منیزیم ذوب گردید، بلافاصله فلز روی اضافه می گردد.

سپس درجه حرارت را تا 700 درجه سانتیگراد افزایش داده و آلومینیوم اضافه می شود.

منگنز ممکن است به صورت هاردنر (آلومینیوم – منگنز) افزوده گردد که بدین طریق می توان میزان تلفات آلومینیوم را (تلف شده در طی عملیات آلیاژ سازی )، جبران نمود یا بوسیله افزودن منگنز بصورت منگنز کلراید (بدون آب) انجام می پذیرد.

کلراید به منگنز فلزی، بوسیله واکنش های شیمیایی و بدون عملیات ذوب، اضافه می گردد.

البته در عمل، کلراید منگنز زیادتر از آنچه که در تئوری گفته شده، اضافه می گردد.

بعنوان مثال اگر یگ پیمانه منگنز مورد نیاز باشد، در حدود چهار پیمانه نمک آزاد منگنز مورد نیاز خواهد بود.

در طی انجام پروسه آلیاژ سازی، افزودن فلاکس پوششی نیز ادامه می یابد تا از اکسیداسیون مذاب، جلوگیری گردد.

کار مورد علاقه آمریکایی ها ترکیب منگنز با یک فلاکس می باشد تا از تجزیه کلراید منگنز، کلراید منیزیم تشکیل گردد که در پایان آلیاژسازی، ترکیبی شبیه یا سازگار با فلاکس استاندارد خواهد داشت.

ترکیب فلاکس فوق به صورت زیر است: کلراید منگنز 76 % فلوراید کلسیم 13 % اکسید منیزیم 11 % استفاده از این فلاکس، همراه با فلاکس E ( Dow 310 ) توصیه می شود.

از آلیاژهای دیگری که استفاده از آن گسترش یافته است، آلیاژهای منیزیم حاوی زیرکونیم است که به دلیل کاربرد نظامی، توسعه فراوانی یافته است.

زیرکونیم، بعنوان ریز کننده دانه ها مورد استفاده قرار می گیرد که در صورت وجود روی، سریم و توریم، موثر واقع می شود، اما در حضور آلومینیوم، بی تأثیر است.

گاهی اوقات مشکلی که بوجود می آید اضافه کردن یک عنصر به مذاب می باشد که باعث ایجاد مقدار زیادی از زیرکونیم حل نشده در مذاب شده و در ترکیب با فلاکس، تولید آخال هایی می نماید که جداسازی آنها از مذاب، تقریبا غیر ممکن است.

در بریتانیا از روش خاصی استفاده می شود که اساس آن، انتقال Zr به مذاب منیزیم، بوسیله یک master – salt که از فلوراید زیرکونیم بدست می آید، می باشد و بعنوان فلاکس، در طی فرایند ذوب به مذاب اضافه می گردد.

اما مقدار افزودن آن بایستی کنترل شود تا از وجود مقدار کافی آن در مذاب، اطمینان حاصل گردد.

بعد از اینکه این ترکیب در داخل مذاب ذوب شود بصورت آلیاژ در می آید.

توجه شود که مذاب بایستی کاملا بهم زده شود تا یکنواخت گردد.

فاکتور مهم در اطمینان از مقدار مناسب افزودن این ترکیب به مذاب، درجه حرارت عملکرد می باشد که بایستی نسبت به فلاکسهای تصفیه کننده آلیاژهای حاوی منیزیم که در حدود 780 الی 800 درجه ی سانتیگراد می باشد، بالاتر باشد.

معمولا مقدار استفاده از master – salt ، کمتر می باشد که ممکن است در طی غلیان، در سطح مذاب بصورت گرد و غبار در آید که بدین طریق، از اکسیداسیون مذاب، ممانعت به عمل می آید.

بعد از تلاطم مذاب و استفاده از master – salt ، بهتر است که یک نمونه آزمایشی کوچک از مذاب ریخته شود و سپس سریع سرد شود و پس از انجماد، برش زده شود و اندازه دانه ها در آن، مورد آزمایش قرار گیرند.

در مورد مطلوب بودن پروسه اضافه کردن هاردنر منیزیم–30 %زیرکونیم تفاوت نظر وجود دارد که در این روش، هاردنر فوق، بوسیله احیاء کلراید زیرکونیم با منیزیم مذاب، تهیه می شود و بوسیله کمپانی Dow توسعه یافته است.

استفاده از زیرکونیم اسفنجی و متخلخل نیز به عنوان روش تولید آمیژان فوق مد نظر قرار گرفته است.

در مقاله ای که توسط شرکت آمریکایی Dow انتشار یافته است، انتقال زیرکونیم به مذاب در پروسه ذوب آلیاژ، مورد بحث قرار گرفته است.

اطلاعات فوق، به منظور دستیابی به روشی برای تولید فلوراید، ارائه شده است.

در هر صورت، ریخته گران انگلیس بر این عقیده هستند که تولیدات بدست آمده از این روش، بدلیل عدم تلاطم کافی مذاب و پایین بودن درجه حرارت پروسه، نامناسب می باشند.

در روش های معمول، در هنگام ریختن مذاب به داخل قالب، زیر کونیم به مقدار کافی به مذاب افزوده می شود.

وجود هر مقدار اکسید منیزیم در مذاب یا مقدار کمی هیدروژن، می تواند باعث رسوب زیرکونیم در مذاب گردد و این حالت ممکن است که در صورت وجود رطوبت بالا، ایجاد شود.

در مواقعی که مواد شارژ کثیف بوده و یا ابزار ها و فلاکس مورد استفاده مرطوب باشد نیز چنین اتفاقی رخ می دهد.

سریم را می توان بدون استفاده از آمیژان واسطه و به طور مستقیم به مذاب اضافه نمود.

اگر چه می دانیم که اضافه نمودن سریم به مذاب، مذاب را نسبتا به اکسیداسیون، حساس تر می کند و بدلیل واکنش کامل آن با فلاکس مایع، ضرر بیشتری را متوجه پروسه ذوب می گرداند.

در چنین حالتی، افزودن کلر به مذاب نبایستی مورد استفاده قرار گیرد، زیرا این عمل، باعث خروج سریم به صورت کلراید از پروسه تهیه مذاب می شود.

در مواقعی که جبران سریم تلف شده از مذاب مورد نظر باشد، می توان از افزودن هاردنر آن به مذاب استفاده نمود.

افزایش تورم به منیزیم، به صورت آمیژان خواهد بود که به وسیله ی احیاء نمک های توریم، قابل تهیه خواهد بود که آمیژان آن، معمولا دارای 20 % توریم خواهد بود.

همچنین می توان آن را به طور مستقیم و تا 20 % آمیژان، به مذاب اضافه نمود.

همچنین گرایش به افزایش واکنش پذیری توریم با مذاب، زیاد است و تا آنجایی که ممکن است، بایستی به صورت هاردنر ترجیحا در درجه حرارت 700 درجه سانتیگراد افزوده شود.

در چنین حالتی نیز بایستی از افزودن کلر به مذاب، به دلیل خروج توریم از سیکل مذاب به صورت کلراید، اجتناب نمود.

0عملیات ذوب نحوه معمول ذوب کردن برای تهیه مذاب آلیاژ های منیزیم از یک بوته چدنی یا فولادی پیش گرم شده استفاده می شود.

پاتیل ها ممکن است که از چدن باشد و یا ورقه ی فولادی نیز با جوشکاری مناسب، بر روی آنها قرار گیرد.

چدن یا فولاد مورد استفاده بایستی کاملا عاری از نیکل باشند.

چون نیکل، بوسیله ی مذاب منیزیم حل می گردد و بر روی مقاومت به خوردگی پاتیل مذاب، تأثیر نامطلوب می گذارد و عیوبی مانند ایجاد حفره های گازی را نیز به دنبال دارد.

ارزش پاتیل مورد استفاده، بر اساس قیمت و طول عمر آن سنجیده می شود.

بعد از اتمام کار روزانه، پاتیل بایستی با آب پر شود تا پوسته ی فلاکس و اکسید موجود در آن، جدا گردد.

نکته ی قابل توجه این است که در طی این عمل، بوی آمونیاک متصاعد می گردد که احتمالا به دلیل تجزیه ی نیتراید منیزیم موجود در پاتیل عاری از سرباره می باشد و قبل از استفاده ی مجدد بایستی آن را کاملا از پاتیل جدا کرد.

عدم یکنواختی در شدت رنگ پاتیل در هنگام استفاده، دلیل وجود ناهمگونی در پاتیل می باشد که این موضوع باید توسط چکش زدن، تست گردد ( با یک چکش نوک پهن).

اگر چنانچه پاتیل در آن نقاط، دارای ترک بوده و با تغییر فرم یابد، آن پاتیل بایستی از رده خارج محسوب شود.

برای شارژ کوره، از شمش های پیش گرم شده و یا قراضه های تمیز استفاده می گردد و سپس به مواد شارژ، فلاکس اضافه می گردد.

با تنظیم شعله، عملیات ذوب را می توان تسریع نمود.

همان طور که قسمت تحتانی مواد شارژ ذوب می گردد، همزمان با آن باید فلاکس را به پاتیل اضافه نمود تا سطح مواد شارژ، کاملا با فلاکس پوشیده شود.

بنابراین از اکسیداسیون و اتلاف مواد شارژ جلوگیری به عمل می آید.

در درجه حرارت حدود 750 درجه سانتیگراد، بایستی حرارت دادن را جهت انجام عملیات تلقیح، متوقف نمود و در این موقع باید به اندازه ی یک درصد از وزن مذاب و نه بیشتر، فلاکس به پاتیل افزوده شود.

اکنون باید پوشش فلاکس توسط یک ملاقه ی پیشگرم شده به طور خیلی ملایم کنار زده شود تا از اکسیداسیون مذاب و پاشیدن آن به خارج، ممانعت به عمل آید.

هنگامی که سطح مذاب تمیز شد، باید حدود 2 % فلاکس را به مذاب اضافه نمود و مهلت داد تا کاملا ذوب گردد سپس این فلاکس مایع، ایجاد غلیان در داخل فلز مذاب می کند و عمل تصفیه ی مذاب، توسط یک میله ی آهنی به مدت 2 دقیقه، انجام می شود.

هنگامی که سطح مذاب منیزیم از بین تکه فلاکس های سطحی ظاهر شود، دارای ظاهری تمیز و جیوه ای می باشد.

سپس باید به مذاب مهلت داد تا آرام شده و سپس فلاکس موجود، از سطح آن برداشته می شود.

در طی عمل تصفیه، مقداری از فلاکس به ته مذاب خواهد رفت و مقداری دیگر هم به دیواره ی بوته خواهد چسبید.

در اینجا باید فلز مذاب را با یک ابزار ملاقه ای مانند مناسب، به وسیله ی زدودن بقایای فلاکس از دیواره ی بوته، پاکسازی نمود.

معمولا مقدار بیشتری از فلاکس که حدود 2 % وزن شارژ فلز می باشد، مجددا به مذاب اضافه می گردد و مهلت داده می شود تا ذوب شود.

این مقدار از فلاکس، جهت فراهم نمودن شرایط حفاظت سطحی مذاب، کفایت می کند.

در مواقعی که از روش قدیمی جوانه زایی استفاده می گردد ( روش جوانه زایی با استفاده از فوق ذوب )، مذاب با سرعت و تا درجه حرارت 850 الی950 درجه سانتیگراد حرارت داده می شود و سپس به مدت 15 دقیقه در این درجه حرارت نگهداری شده و سپس تا حد ممکن، تا درجه حرارت مناسب برای ریخته گری، سرد می شود.

در درجه حرارت 10 درجه سانتیگراد بالاتر از درجه حرارت ریختن مذاب، فلاکس پوششی برداشته می شود.

قبل از برداشتن فلاکس پوششی، فلاکس فوق به صورت پوشش سخت در می آید.

در پایان عملیات ریخته گری، بایستی بوسیله ی یک برس فولادی، ذرات خشک شده ی فلاکس را از سطح داخلی بوته، تمیز کرد.

برس زدن تمام جداره ی داخلی بوته، باعث زدودن دیگر مواد زائد از سطح داخلی بوته خواهد گردید.

برای اطمینان از درجه حرارت مذاب در هنگام برداشتن پوشش فلاکس، باید از تست قطعات ریختگی استفاده کرد تا عملیات ریختن، در یک درجه حرارت مناسب انجام شود.

سطح فلز مذاب هم باید توسط ترکیبی از اسید بوریک و گوگرد و هم توسط پوششی که دارای گوگرد است، محافظت شود که در اثر آن، اکسید گوگرد تشکیل می شود.

در این پروسه ی ذوب، فرض بر این است که از فلاکسی مانند فلاکس F استفاده می شود.

فلاکس های دیگر با مشخصات مختلف، به فرایندهای کاملا متفاوتی نیاز خواهند داشت.

بر این اساس، فلاکس های مورد استفاده در عملیات ذوب، بر اساس محافظت از مذاب و جلوگیری از اکسیداسیون آن عمل می کنند.

بوته نیز با مراقبت و دقت کامل کج می شود و مذاب به صورت آرام در قالب ریخته می شود که در این حالت، پوشش مایع فلاکس، عملا به عقب پاتیل رانده می شود.

بهر حال نباید کل مذاب داخل بوته را در درون قالب تخلیه کرد.

در توضیح موضوعات فوق الذکر که در مورد ریخته گری در ماسه می باشد، در ایالات متحده ی آمریکا، از کوره های گردان بزرگ برای ذوب 6 الی 10 تن شمش منیزیم و ریخته گری آن به صورت اسلب های قابل نورد و یا انجام تصفیه ی قراضه ی منیزیم و آلیاژسازی آن در مقیاس وسیع، استفاده می شود.

این روش، بعد ها به طور وسیعی در واحد های ذوب و ریخته گری Die casting و ریخته گری در ماسه، مورد استفاده قرار گرفت.

عملیات ذوب با استفاده از یک نوع فلاکس مایع Dow 280 (فلاکسD )، در عملیات ریخته گری از قبیل تصفیه و انجام تلقیح، با یک نوع جوانه زا در داخل پاتیل های کوچکتر، انجام گرفت.

به هر حال از آنجایی که کوره ی گردان، دارای یک لایه ی نسوز می باشد، عملا برای کاربرد آلیاژهای با خلوص بالا، مناسب می باشد.

اکنون مذاب داخل بوته که تصفیه شده و دارای فوق ذوب نیز می باشد،آماده ی ریختن در قالب است.

البته باید توجه شود که پس از برداشتن فلاکس از روی مذاب، باید حفاظت سطحی مذاب نیز انجام گیرد.

ذرات گوگرد باید به طور مناسب بر روی سطح مذاب پاشیده شود و اگر اکسیداسیون مذاب، باز هم رخ دهد، گوگرد بیشتری را باید به مذاب اضافه نمود تا محافظت مذاب از اکسیداسیون، به وسیله ی گوگرد انجام شود.

این عمل، رضایت کامل از حفاظت مذاب را به وجود می آورد که البته عامل تند بودن بوی اکسید گوگرد نیز وجود دارد.

در ادامه ی این روش و برای مقابله با اکسیداسیون مذاب و تحقیق برای پایداری و حفاظت مذاب در وضعیت بدون پوشش سطحی، آمریکایی ها از یک ترکیب سر باره گیر که شامل اسید فلورید و بوریک می شود، استفاده می کنند.

این ترکیب، تشکیل یک فیلم محافظ را بر روی مذاب می دهد و بخارات نا مطبوع در فضا را نیز ایجاد نمی کند.

از فوائد دیگر آن، این است که فیلم تشکیل شده بر روی مذاب، از لحاظ شیمیایی، نسبت به منیزیم بی اثر بوده و خطر خوردگی را نیز به دنبال ندارد.

چنانچه مقداری از این فیلم محافظ، در جریان ریخته گری وارد قالب شود، باعث تشکیل پوسته در قالب و ایجاد عیوب در قطعه ی ریخته گری شده که به عنوان نقاط ضعف قطعه محسوب می گردند.

حتی در مواقعی که از فلاکس های پوششی، به عنوان سر باره گیر استفاده می شود، از یک ترکیب شامل اسید سولفوریک – بوریک در هنگام ریختن فلز در قالب، به همراه گوگرد و پودر سرباره گیر، استفاده شده و عمل سرباره گیری انجام می شود.

مشکلات عمومی ذوب منیزیم: ذوب منیزیم و آلیاژهای آن فرایند پیچیده ای است.

آنچه به طور عمده سبب دشواری عملیات ذوب منیزیم می گردد، فعال بودن منیزیم و تمایل شدید آن به ترکیب با اکسیژن است.

سطح منیزیم جامد در دماهای زیر 450 درجه سانتیگراد از یک لایه ی اکسیدی محافظ پوشیده می شود.

در دمای 450 الی 475 درجه سانتیگراد لایه ی محافظ در هم می شکند و شدت و سرعت اکسیداسیون منیزیم با بالا رفتن دما افزایش می یابد، لیکن لایه ی اکسیدی تشکیل شونده در دماهای بالاتر از 450 درجه سانتیگراد متخلخل بوده و توانایی جلوگیری از پیشروی اکسیداسیون را ندارد.

حضور لایه ی اکسیدی بر روی مذاب منیزیم، بر خلاف آلومینیوم، نه تنها از اکسیداسیون مذاب زیر لایه جلوگیری نمی کند، بلکه واکنش را شتاب می بخشد.

به علاوه اکسیداسیون منیزیم واکنشی گرمازا است.

چنانچه در بالای 850 درجه سانتیگراد، سطح مذاب منیزیم در معرض هوا قرار گیرد، سوختن آن همراه با شعله بوده و آغاز اکسیداسیون ممکن است همراه با انفجار باشد.