25532

بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي براده¬هاي بازيافت شده¬ي آلياژ آلومينيوم 7075 به روش فشار در كانال¬هاي همسان زاويه دار ECAP

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد- شكل دادن فلزات

1397

21 شهريور 1400

دكتر سيد حسين رضوي دكتر باقر محمدصادقي

دكتر بهمن ميرزاخاني

مهندسي مواد و متالورژي

هدف پژوهش حاضر توليد قطعه از براده¬هاي بدون استفاده و دورريز آلياژ آلومينيوم 7075 به روش فشار در كانال¬هاي همسان زاويه¬دار مي¬باشد. در بخش اول اين پژوهش ابتدا اين براده از ميله¬ي آلياژ مذكور توليد شد. سپس با استفاده از فرآيند فشار در كانال¬هاي همسان زاويه دار اين براده¬ها بازيافت شده و آلياژ اوليه بدست آمد. در مرحله بعدي پس از توليد ريزساختار و خواص مكانيكي قطعات توليدي مورد بررسي قرار گرفت. در بخش ريزساختار بررسي¬ها با استفاده از ميكروسكوپ نوري ميكروسكوپ الكتروني روبشي و پراش اشعه¬ي ايكس انجام شد و آزمايش¬هاي سختي و پانچ برشي آزمايش هاي مورد استفاده جهت ارزيابي خواص مكانيكي قطعات توليدي مي¬باشند. عمده هدف اين آزمايش بازگرداندن خواص به حالت اوليه (آنيل) آلياژ مي¬باشد لذا در تمامي بخش¬ها نتايج بدست آمده عمدتا با حالت آنيل آلياژ مورد مقايسه قرار گرفته اند. نتايج اين پژوهش نه تنها برگشت خواص به حالت اوليه¬را نشان مي¬دهد بلكه در اكثر موارد بهبود قابل توجهي در خواص مختلف قطعات توليدي مشاهده شد. نمونه¬هاي توليدي بعد از توليد ابتد تحت آزمايش اندازه گيري چگالي به روش ارشميدوسي قرار گرفته اند كه نتايج آن بازيابي چگالي تا 99% را نشان مي¬دهد. در بررسي¬هاي ريزساختاري با استفاده از ميكروسكوپ نوري نحوه¬ي توزيع ذرات اكسيدي و اندازه دانه بررسي شده است. اندازه دانه¬ي بدست آمده بعد از انجام يك پاس فرآيند ECAP به حدود 4 تا µm7 رسيده است. بررسي¬ها بوسيله¬ي ميكروسكوپ الكتروني روبشي وآزمايش پراش اشعه¬ي ايكس نيز وجود تركيبات اكسيدي مختلفي را در ريزساختار نشان مي¬دهد. عمده¬ي اين تركيبات اكسيدهاي عناصرآهن، سيليسيم، آلومينيوم مي¬باشند كه باعث بهبود خواص مكانيكي نظير سختي شده¬اند. خواص مكانيكي نمونه¬هاي توليد شده نيز در مقايسه با حالت آنيل بهبود چشمگيري داشته¬اند به گونه¬اي كه سختي در بهترين حالت به عدد Hv119 رسيده است. نتايج حاصل از آزمايش پانچ برشي نيز بهبود استحكام تسليم برشي (SYS) و استحكام نهايي برشي (USS) را به ترتيب تا عددهاي 177 و MPa196 براي بهترين نمونه¬هاي توليد شده نشان مي¬دهد كه عمدتا ناشي از وجود فازهاي اكسيدي مي¬باشد. جابجايي نرماله شده تا شكست نيز براي نمومنه¬هاي مختلف با افزايش درصد اكسيد كاهش يافت. اين عدد براي نمونه هاي M30-T320 ، M20-T300 و M14-T250 به ترتيب برابر با 12/0، 18/0 و 45/0 در نهايت تمام خواص مورد بررسي قرار گرفته از حالت آنيل بهتر بوده و اين پژوهش به هدف خود كه بازيافت آلياژ بوده است، رسيده است.

1400/08/30

An Investigation on Mechanical properties and Microstructure of Recycled Al-7075 Alloy Chips using ECAP Process

9/12/2022 12:00:00 AM

The objective of this project is to recycle unused and waste Chips of Aluminum 7075 alloy by using equal channel angular processing (ECAP). In the early stages of the project, the Chips are machined and processed from a bar of the same material. Then, by incorporating the ECAP process, these Chips were recycled, and the initial alloy was produced. After the recycling, micro-structure and mechanical properties of the produced components were studied. Optical and scanning electron microscopy, and X-ray diffraction tests were conducted to analyze the microstructure and for the mechanical properties, hardness and shear punch test were used. The main objective of this research is to achieve the properties of the initial annealed state hence, all the results were compared to the annealed state of the material. The results of this research not only demonstrated the initial annealed material properties, but also showed significant improvements in other areas of the recycled components. To calculate the density of the recycle components, Archimedes test was conducted, and the specimens showed a recovery of up to 99% in density. During the micro-structure studies by optical microscopy, the distribution and grain size of the oxide particles were analyzed. After one pass of ECAP, the grain size reached almost 4 to 7 µm. Scanning electron microscopy and x-ray diffraction test further validated the existence of different oxide compounds. The majority of the identified compounds were Iron oxides, silicon, and aluminum that led to improvement in mechanical properties (e.g. hardness). The mechanical properties of the recycled components were significantly improved compared to the initial annealed state. For example, the hardness of the recycled components reached 119 Hv. The results of the shear punch test showed improvements in shear yield strength (SYS) and ultimate shear strength (USS) to 177 and 196 MPa for the best-processed components, respectively. These numbers are mainly due to the existence of oxide compounds in the specimens. Finally, all the test demonstrated better material properties compared to the annealed state and the objective of this project was achieved.

ازيافت براده¬ها- آلياژ 7075 آلومينيوم- فشار در كانال¬هاي همسان زاويه دارECAP - خواص مكانيكي- ريزساختار

Recycling of Chips, Aluminum 7075 alloy, Equal channel angular processing (ECAP), Mechanical properties, Micro-structure