25457

بررسي اثر افزودن عناصر نقره و منگنز بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ آلومينيوم 7075

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1400/6/29

دكتر سعيد قدرت نما شبستري

مهندسي متالورژي

چكيده هدف اين تحقيق بررسي اثر افزودن عناصر آلياژي نقره و منگنز به آلياژ آلومينيوم 7075 طي يك فرآيند ريخته‌گري با انجماد تحت سرعت سرد شدن زياد بود. در اين روش توليد سعي بر اين بوده است كه با آلياژسازي، ريخته‌گري با انجماد تحت سرعت سرد شدن زياد و عمليات حرارتي خواص فيزيكي و مكانيكي آلياژ ارتقا داده شود. در توليد آلياژهاي مورد بررسي در اين پژوهش از تكنيك ريخته‌گري در قالب فلزي آب‌گرد استفاده شد و در ادامه شمش‌هاي توليدي از ريخته‌گري تحت عمليات پيرسازي مصنوعي T6 قرار گرفتند. براي بررسي ريزساختار و خواص نمونه‌هاي به‌دست‌آمده از متالوگرافي و آزمايش‌هاي سختي¬سنجي برينل، ميكرو سختي¬سنجي ويكرز و آزمايش كشش استفاده شد. نتايج به‌دست‌آمده از آزمايش‌هاي فوق نشان داد كه آلياژ 7075 در صورت ريخته‌گري در قالب با سرعت سرد شدن زياد و پس‌ازآن عمليات حرارتي T6 به سختي ¬161.5 برينل دست پيدا مي‌كند كه بالاتر از مقدار سختي 150 برينل اين آلياژ در شرايط تجاري است، اما اين آلياژ بسيار به عيوب ريخته‌گري حساس بوده و تحت شرايط مذكور در آزمايش كشش رفتار تردي را از خود نشان مي‌دهد؛ اما اين رفتار ترد در حضور عنصر نقره كاهش مي‌يابد. در اين بررسي مشخص شد كه افزودن عناصر نقره و منگنز به آلياژ 7075 در حالت ريختگي باعث افزايش قابل‌ملاحظه سرعت پاسخ‌گويي اين آلياژ به عمليات پيرسازي مصنوعي مي‌گردد، به‌گونه‌اي كه در حضور مقدار 0.4% وزني منگنز در آلياژ 7075 زمان رسيدن به حداكثر سختي نسبت به نمونه شاهد (آلياژ 7075 بدون هيچ افزودني) 66% كاهش و سختي حداكثري آلياژ نزديك به 11.4% افزايش داشته است و در حضور 0.4% وزني نقره همين اثر، اما با شدت كمتري مشاهده مي‌گردد. در آلياژ با حضور 0.4% وزني نقره و 0.4% وزني منگنز همراه باهم مشاهده شد كه علاوه بر كاهش 12.5% زمان لازم براي رسيدن به حداكثر سختي در عمليات T6 نسبت به نمونه شاهد اين آلياژ در زمان‌هاي بسيار بيشتري دچار فراپيري مي‌گردد به عبارتي در حضور نقره و منگنز حساسيت آلياژ به زمان عمليات حرارتي كم شده و خواص بهينه خود را تا مدت طولاني‌تري نسبت به ساير نمونه‌ها حفظ مي‌كند، هم‌چنين با حضور اين دو عنصر حساسيت آلياژ به عيوب ريخته‌گري كمتر شده و آلياژ 3% كرنش پلاستيك از خود نشان مي‌دهد.

1400/08/12

investigation of the effect of silver and manganese on micro structure and mechanical properties of alloy 7075

9/20/2022 12:00:00 AM

abstract The aim of this study was to investigate the effect of adding silver and manganese to 7075 aluminum alloy during a casting process with high cooling rate. In this production method, an attempt has been made to improve the physical and mechanical properties of the alloy by alloying, casting under high cooling rate and heat treatment. In the production of alloys studied in this study, the technique of casting in water-cooled aluminum mold was used and then the ingots produced by casting were subjected to artificial aging heat treatment of T6. In order to investigate the mechanical properties and micro structure of produced samples; metallography, Brinell hardness test, Vickers micro hardness test and tensile tests were used. The results of the above tests showed that 7075 alloy, if cast in a mold with a high cooling rate and then artificially aged, achieves a hardness of 161.5 Brinell, which is higher than the hardness of 150 Brinell in commercial conditions, but this alloy is very sensitive to casting defects and shows brittle behavior in tensile test under the conditions mentioned; But this brittle behavior is reduced in the presence of the silver element. In this study, it was found that the addition of silver and manganese elements to 7075 alloy in the cast mode significantly increases the response rate of this alloy to artificial aging operations, so that in the presence of 0.4 wt% manganese in 7075 alloy, the time needed to achieve maximum hardness compared to the control sample (sample No.1) (alloy 7075 without any additives) is decreased by 66% and the maximum hardness of the alloy is increased by nearly 11.4%, and in the presence of 0.4 wt% silver, the same effect is observed, but with less intensity. In the alloy with the presence of 0.4 wt% silver and 0.4 wt% manganese together, it was observed that in addition to reducing 12.5% of the time required to achieve maximum hardness in T6 operation than the control sample (sample No.1), this alloy is overaged at much longer times. In fact, Silver and manganese reduce the sensitivity of the alloy to heat treatment duration and allow alloy to maintain its optimal properties for a longer period of time than other samples. Also, with the presence of these two elements, the alloy is less susceptible to casting defects and the alloy shows 3% plastic strain in tensile test.

آلياژ آلومينيوم 7075 , تأثير نقره و منگنز , انجماد با سرعت سرد شدن زياد , پيرسازي مصنوعي , خواص مكانيكي , ريزساختار

7075 aluminum alloy , effect of silver and manganese , high cooling rate solidification , artificial aging , mechanical properties , micro structure