19024

۱۹۰۲۴

بررسي درصد تغيير فرم و دماي آنيل بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژهاي آلومينيم سري xxx5

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

۱۳۹۷

۱۳۹۷/۰۲/۳۰

دكتر سعيد شبستري - دكتر حسن ثقفيان

مواد و متالورژي

آلياژهاي غيرقابل عمليات حرارتي آلومينيم سري ×××5 به دليل دارا بودن تركيب مناسبي از خواص مكانيكي و شيميايي كاربردهاي متنوعي در صنايع دريايي و سازه¬هاي ساحلي، تانكرها و مخازن سوخت¬رساني و مواد شيميايي و صنايع هوايي و نظامي دارند. اين آلياژها استحكام كششي خود را از طريق حلاليت اتم¬هاي منيزيم به¬صورت محلول جامد جانشيني در زمينه¬ي آلومينيم بدست مي¬آورند اما طي عمليات حرارتي با خروج اين اتم¬ها از محلول جامد و رسوب به-صورت فاز β(Al3Mg2) در مرز دانه¬ها، ضمن كاهش استحكام به شدت مستعد خوردگي بين¬دانه¬اي مي¬شوند. تمپر رايج مورد استفاده در اين آلياژها H321 شامل تركيبي از نورد سرد و آنيل پايدارسازي است كه ضمن افزايش استحكام، بهترين خواص را از نظر مقاومت به خوردگي ايجاد مي¬كند اما دو عيب پيرنرمي و تسليم دندانه¬اي در اين آلياژها انتخاب چرخه¬ي بهينه¬ي اين عمليات ترمومكانيكي را با مشكل مواجه مي¬كند. در اين پژوهش ضمن تعيين چرخه¬ي بهينه¬ي ترمومكانيكي به منظور توليد ورق¬هاي نازك آلياژ AlMg6 به ضخامت mm1، تاثير درصد تغيير شكل و دماي آنيل بر ريزساختار و خواص مكانيكي اين آلياژ شامل سختي و آزمايش كشش نيز مورد بررسي قرار گرفت. در راستاي اين هدف از ميكروسكوپ نوري (OM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FESEM)، دستگاه آناليز پراش اشعه ايكس (XRD)، سختي¬سنجي برينل (HB)، ميكروسختي سنجي ويكرز (mHV) و آزمايش كشش استفاده شد. همچنين به منظور تعيين شرايط بهينه¬ي پايدارسازي و محاسبه¬ي مقاومت به خوردگي از روش كاهش جرم در محلول اسيدنيتريك (NAMLT) بهره گرفته شد و در پايان، دما و زمان آنيل كامل نمونه¬ها نيز بدست آورده شد و خواص مكانيكي آن با نمونه¬هاي پايدارسازي شده و همچنين با حالت استاندارد آنيل كامل مقايسه شد. در اين تحقيق ساختاري با رسوب¬هاي ميكرومتري به اندازه μm4، رسوب¬هاي نانومتري به اندازه nm30 و دانه¬هايي با قطر متوسط μm3/15 حاصل شد. تنش تسليم و استحكام كششي نمونه¬ي پايدارسازي شده نسبت به نمونه¬ي اوليه به ترتيب 23 و 20 % افزايش پيدا كرد و به MPa.336 و MPa420 رسيد. ازدياد طول نسبي آن نيز 44% نسبت به نمونه-ي اوليه افزايش پيدا كرد و به 13 % رسيد. تنش تسليم، استحكام كششي و درصد ازدياد طول نسبي در شرايط آنيل شده نسبت به حالت آنيل استاندارد به ترتيب 65، 30 و 33 درصد افزايش پيدا كرد و به MPa160، MPa310 و 21 رسيد. واژه‌هاي كليدي: نورد سرد، آنيل، عمليات ترمومكانيكي، خوردگي NAMLT، AlMg6

1397/04/05

Investigation of deformation percentage and annealing temperature on the microstructure and mechanical properties of 5xxx aluminium alloys

5/20/2018 12:00:00 AM

Non-heat-treatable 5xxx series aluminum alloys have been widely used in marine industries, coastal structures, fuel tanks, and chemicals transportation, aerospace, and also military industries due to their combination of mechanical and chemical properties. These alloys acquire their tensile strength through the solubility of magnesium atoms as a substitution solid solution in the aluminum, but during heat treatment, these atoms leave from solid solution and precipitate as β (Al3Mg2) phase at the grain boundaries which reduce the strength and cause the alloy highly susceptible to intergranular corrosion. Combination of cold rolling and stabilizing annealing is the common temper used in these alloys (H321). This temper enhances the strength and provides the best properties for corrosion resistance. The optimal thermo-mechanical treatment is difficult to be found due to two problems that exist in these alloys called age softening and Portevin - Le Chatelier phenomena. In this study, the optimal thermo-mechanical cycle has been determined for producing 1 mm thick AlMg6 sheets. The effect of deformation and annealing temperature on the microstructure, hardness, and tensile strength of the alloy were also investigated. For this purpose, optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), field emission scanning electron microscope (FE-SEM), X-ray diffraction (XRD), Brinell hardness measurement (HB), micro Vickers hardness (mHV) and tensile test were used in this research. A method including mass reduction in Nitric Acid (NAMLT) solution was used in order to determine the optimum conditions for stabilization and calculation of corrosion resistance. The temperature and time of the complete annealing of the samples were determined. Its mechanical properties were compared with the stabilized samples and also with the standard annealed samples. In this research, a structure with micrometric precipitates of 4μm, nano-scale precipitates of 30 nm, and grains with a mean diameter of 15μm were obtained. The yield stress and tensile strength of the stabilized sample increased 23 and 20%, respectively and reached to 343MPa and 420MPa, respectively. Its elongation increased about 44% from the original sample and reached 13%. The yield strength, tensile strength, and elongation in annealed conditions increased by 65, 30, and 33%, respectively; and reached to a 160MPa, 310Mpa, and 21%, respectively. Keywords: Cold Roll, Anneal, Thermomechanical Process, NAMLT Corrosion, AlMg6