6781

بررسي تاثير پارامترهاي عمليات حرارتي بر خواص مكانيكي و ميزان تنش پسماند ايجاد شده در آلياژ AA2024

كارشناسي

متالورژي صنعتي

1399

دكتر بهمن ميرزا خاني - دكتر باقر محمد صادقي

1399/04/17

مواد و متالورژي

Investigation on the effect of heat treatment parameters on mechanical properties and residual stress in AA2024

آلياژ آلومينيوم2024 به دليل استحكام ويژه بالا و مقاومت به خوردگي شيميايي و تنشي مناسب، كاربرد فراواني در صنايع هوايي دارد. با انجام عمليات رسوب سختي، استحكام و سختي اين آلياژ افزايش پيدا مي كند. عمر خستگي، پايداري حراتي، مقاومت به خوردگي و حتي مقاومت به شكست مواد بشدت به تنش پسماند بوجود آمده در ضمن عمليات حرارتي و فرايند توليد بستگي دارد. به همين جهت، كنترل ميزان تنش پسماند و بهبود خواص مكانيكي يكي از مهم ترين مسائلي است كه در ضمن عمليات حرارتي آلياژهاي آلومينيوم از جمله آلياژ آلومينيوم2024 بايد به آن توجه داشت. روش‌هاي مختلفي جهت افزايش خواص مكانيكي در آلياژ ‌آلومينيوم2024 پيشنهاد شده است، كه در اين تحقيق يك مورد از اين روش‌ها يعني اعمال كوئنچ رو‌به بالا مورد استفاده قرار گرفته است. در اين روش، نمونه پس از كوئنچ شدن در آب سرد، درون نيتروژن مايع قرار گرفته و بلافاصله پس از آن تحت حرارت دهي سريع قرار مي گيرد. در اثر شوك حرارتي ايجاد شده، ميزان جاي خالي‌ها افزايش يافته و مكان‌هاي مطلوب جهت جوانه زني رسوبات افزايش مي يابد و در نتيجه ميزان سختي و خواص كششي قطعه بهبود يافته و تنش پسماند فشاري در قطعه افزايش مي يابد. در اين تحقيق، نمونه‌هاي آلياژ ابتدا در كوره مقاومتي و در دماي 490 ℃ به مدت 2h تحت عمليات انحلالي قرار گرفتند. سپس نمونه‌ها در آب كوئنچ شدند و برخي جهت بررسي تاثير سرعت سرمايشي به مدت 30 min در نيتروژن مايع مجددا كوئنچ شدند. سپس بلافاصله در دماي 190 ℃ به مدت زمان‌هاي 2,4,6,8,12,18 h در آون و كوره مادون قرمز پيرسازي شدند. در پيرسازي از لامپ مادون قرمز به عنوان منبع حرارت دهي، استفاده شد. بررسي‌هاي ريزساختاري توسط ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي و دستگاه XRD انجام شد. همچنين، براي اندازه‌گيري ميزان تنش پسماند در سيكل‌هاي مختلف عمليات حرارتي از آزمايش XRD كمك گرفته شد. آزمايش كشش نيز جهت مقايسه خواص كششي نمونه‌ها در دماي محيط صورت گرفت. نتايج نشان مي دهد كه پيرسازي در كوره مادون قرمز باعث افزايش سرعت نفوذ اتم‌هاي ذرات ثانويه به داخل زمينه شده و بنابراين استحكام و سختي افزايش مي يابد. همچنين، سرد شدن مجدد قطعه در نيتروژن مايع، باعث افزايش داكتيليته و افزايش تنش پسماند فشاري در قطعه مي شود كه موجب كاهش سرعت رشد ترك در قطعه مي باشد. انجام همزمان اين دو فرآيند، موجب بهبود چشمگير خواص كششي، افزايش چقرمگي شكست و افزايش تنش پسماند فشاري در قطعه مي شود.

آلومينيوم۲۰۲۴ , عمليات حرارتي سريع , تنش پسماند , خواص كششي