مروری بر رفتار و ریخته گری فلزات در ناحیه دو فازی جامد - مذاب

فرآوری نیمه جامد یکی از فرآیندهای تهیه فلزات و آلیاژها است که در چند سال اخیر توسعه سریعی داشته است. در این فرایند الیاژ مورد نظر ابتدا در شرایط کنترل شده ای ذوب شده و سپس درست از بالای خط لیکویید وس به مذاب تنش برشی کافی وارد می شود و با سرعت مشخصی مذاب شروع به سرد شدن می کند تا درصد جامد موردنظر حاصل شود. در این فراید اعمال تنش برشی کافی در منطقه دو فازی (بین خط لیکوییدوس و سالیدوس) منجر به تخریب ساختار دندریتی می گردد و می توان مخلوط مایع - جامد را براحتی به قطعه ای با ساختار موردنظر و شکل نهایی تبدیل کرد. در مقایسه با قطعات تولید شده، به روش ریخته گری تحت فشار یا سایر روش های معمول ریخته گری، قطعات تولید شده در حالت نیمه جامد دارای تخلخل کمتر و خواص مکانیکی بهتری می باشند. این امر نتیجه دو عامل است: الف) کاهش حجم ماده ای که باید هنگام انجماد منقبض گردد. ب) ایجاد یک الگوی یکنواخت در پر شدن محفظه قالب اغلب خواص مکانیکی این قطعات معادل قطعات فورج شده است و در عین حال می توان قطعاتی با هندسه پیچیده تر را نیز تولید نمود. در تولید قطعات به روش ریخته گری، ریخته گری تحت فشار Die cast همواره به عنوان یک انتخاب مناسب مطرح بوده است. اخیرا در مواردی که خواص مکانیکی و سازه ای بالایی مورد نیاز با شد از فرآیندهای شکل دادن نیمه جامد بعنوان جایگزین ریخته گری تحت فشار استفاده می شود که دلیل این امر کیفیت بالای قطعات ساخته شده در حالت نیمه جامد می باشد. اگرچه این فرایند در سال 1971 ابداع شد، اما استفاده وسیع (در مقیاس صنعتی) از آ از سال 1996 آغاز شد یعنی زمانی که صنایع اتومبیل به قطعاتی با کارکرد طولانی قابل اعتماد و سبک وزن (که با روش های معمول ریخته گری تحت فشار قابل تولید نیستند) نیاز پیدا کردند. امروزه تحقیقات متعددی در زمینه شکل دادن نیمه جامد فلزات و آلیاژهای مختلف انجام می شوند. اگرچه تحقیقات مذکور عمدتا روی آلیاژهای با نقطه ذوب پایین متمرکز شده اند اما اخیرا تلاش هایی نیز جهت تهیه قطعات با خصوصیات مکانیکی مناسب از جنس آلیاژهای با نقطه ذوب بالا آغاز شده اند که با موقع یت هایی نیز همراه بوده است. بر اساس گزارش های منتشره تحقیقاتی در زمینه فرایند نیمه جامد چدن خاکستری صورت گرفته ولی تاکنون گزارشی در مورد فرایند نیمه جامد چ دن نشکن منتشر نشده است که یکی از دلایل آن مشکل میرایی جوانه های گرافیت در طول فرایند نیمه جامد می باشد. نتایج حاصله از تحقیقات مولفبن این مقاله نشان می دهد که با کنترل میرایی جوانه زاها و یا استفاده از روش هایی که ضمن ایجاد نیروی برشی زمان انجماد را نیز تسریع کند امکان شکسته شدن دندریت ها و کروی globular شدن ساختار چدن نشکن با حفظ کرویت گرافیت ها وجود دارد.