21777

21777

بررسي تاثير عمليات ترمومكانيكي بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ Mg-3Zn-1Ca

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

1398/8/29

دكتر حسين عربي - دكتر محمدرضا ابوطالبي

مواد و متالورژي

عمليات ترمومكانيكي معمولا با هدف بهبود توامان ريزساختار و خواص استحكامي بر روي آلياژهاي منيزيم صورت مي‌‌گيرد. بدين منظور در پژوهش حاضر پس از تهيه آلياژ Mg-3Zn-1Ca عمليات ترمومكانيكي اكستروژن داغ در دماهاي 370، 400 و 420 درجه سانتي‌گراد به منظور دست‌يابي به اهداف ذكر شده انجام شد. در اين راستا ريزساختار نمونه‌هاي اكسترود شده و تغييرات ريزساختاري ايجاد شده در آن‌ها بعد از عمليات پيرسازي طبيعي مورد مطالعه قرار گرفتند. براي اين منظور از ميكروسكوپ نوري (OM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و پراش اشعه ايكس (XRD) استفاده شد. نتايج به‌دست آمده حاكي از آن بود كه با افزايش دماي اكستروژن علاوه بر تكميل فرايند تبلور مجدد ديناميكي و رشد دانه‌ها، ميانگين اندازه دانه‌ها از 14 به 26 ميكرومتر افزايش پيدا كرده ‌است. بررسي‌هاي ريزساختاري بعد از عمليات پيرسازي نيز نشان داد كه افزايش دماي اكستروژن باعث ايجاد ساختار ناپدارتر شده است بگونه‌اي كه با افزايش اين دما، ميزان رسوب‌گذاري بعد از عمليات پيرسازي بيشتر شده است. به اين صورت كه اكستروژن در دماهاي 370، 400 و 420 درجه سانتي‌گراد باعث افزايش رسوب‌گذاري به ترتيب به ميزان 6، 18 و 123 درصد نسبت به قبل از پيرسازي شده است. نتايج آزمايش سختي، كاهش سختي را با افزايش دماي اكستروژن كه ناشي از افزايش ميانگين اندازه دانه‌ها بوده است، نشان داد. همچنين نتايج آزمايش كشش نشان داد كه بيشترين استحكام كشش نهايي و استحكام تسليم به ترتيب 256 و 144 مگاپاسگال در نمونه اكسترود شده در دمايC º 370 حاصل شده است. در واقع اين نتايج بيانگر كاهش استحكام كششي و استحكام تسليم با افزايش دماي اكستروژن است. كاهش خواص مكانيكي را شايد بتوان به افزايش ميانگين اندازه دانه‌ها و پراكندگي نامناسب‌تر فاز ثانويه با افزايش دماي اكستروژن نسبت داد. در نهايت با انجام آزمايش خستگي در شرايط R=-1 و F=20 مشخص شد نمونه كه داراي بيشترين مقدار استحكام كششي و تسليم بوده است، داراي بيشترين مقدار حد خستگي و همچنين بزرگترين محدوده مجاز استفاده است.

1398/11/28

Investigation of the Thermomechanical Treatment Effect on Microstructure and Mechanical Properties of Mg-3Zn-1Ca Alloy

11/20/2019 12:00:00 AM

Thermomechanical treatments are usually performed on Magnesium alloys in order to obtain a suitable microstructure and enhance flexibility and strength. Therefore, in this research, hot extrusion was conducted at 370ᵒC, 400ᵒC, and 420ᵒC on Mg-3Zn-1Ca alloy to achieve the goals mentioned above. For this purpose, microstructures of extruded samples and its alteration were investigated after the natural aging process by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). As the results show, extrusion temperature enhancement not only would cause completion of dynamic recrystallization but also would increase mean grain size from 14 to 26 micrometers. Microstructural studies after thermomechanical operation exhibit that increasing the extrusion temperature results in instability of the structure, why so the more the extrusion temperature, the more the precipitation in the structure after the process. So that, extruding at 370ᵒC, 400ᵒC, and 420ᵒC increased the precipitation by the amount of 6%, 18 %, and 123%, respectively compared to the structure before natural aging. Results of the hardness test show that by increasing the extrusion temperature, the hardness of the samples decreases, due to the enhancement in mean grain size. Additionally, the tensile test expresses that the maximum ultimate tensile strength and the yield strength of 256.51 and 144 MPa, respectively, occurred at the sample extruded at 370ᵒC. These results indicate the fact that by increasing the extrusion temperature, the ultimate tensile strength and the yield strength decline. The mechanical properties decrease maybe is due to enhancement in mean grain size and also the inappropriate distribution of secondary phase by increasing the extrusion temperature. Finally, performing fatigue tests at the conditions of R=-1 and F=20 revealed that the sample possessing the maximum ultimate tensile strength and the yield strength has the highest fatigue limit the largest safe area for utilizing.