28985

بررسي رفتار تغيير شكل گرم آلياژ AlSi10Mg توليدشده به روش ذوب ليزري انتخابي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شكل دادن فلزات و مواد

1400

1402/8/8

حميدرضا عابدي - سعيد قدرتنما شبستري

مهندسي مواد و متالورژي

امروزه روش‌هاي ساخت افزايشي ازجمله روش ذوب ليزري انتخابي، به دليل قابليت توليد محصولات با نسبت استحكام به وزن بالا و هندسه پيچيده به‌خصوص در صنعت خودروسازي، هوافضا و پزشكي توسعۀ فراواني يافته‌است. در پژوهش حاضر خواص مكانيكي دما بالاي و رفتار تغييرشكل گرم آلياژ AlSi10Mg توليدشده به روش ذوب ليزري انتخابي مورد بررسي قرار گرفته است. در همين راستا آزمايش‌هاي فشارگرم در دماهاي 150، 250، 350 و C450° تحت نرخ كرنش اوليه s-10.001 انجام پذيرفت. رفتار سيلان آلياژ با تكيه بر كسر نرم شوندگي، تغييرات تنش و كرنش ماكزيمم و درصد بشكه اي شدن آناليز شد و با رفتار سيلان آلياژ ريختگي A356 و كامپوزيت درجاي Al-Cu/Mg2Si در شرايط ترمومكانيكي مشابه مورد مقايسه قرار گرفت. آلياژ AlSi10Mg توليدشده به روش ساخت افزايشي از استحكام فشاري گرم بالاتري در مقايسه با ساير نمونه ها برخوردار است. اين آلياژ نسبت به آلياژ ريختگي A356 و كامپوزيت درجا AlCuMg2Si درجۀ بشكه‌اي شدن كمتري دارد كه به معني قابليت سيلان بالاتر ماده درحالت تغييرشكل فشاري و توانايي بالاتر براي جادهي كرنش است. وجود كسربالايي از دانه‌ها (31.8%) با اندازۀ كمتر ازm10µ، در ساختار آلياژ ساخته شده با روش ساخت افزايشي، نشان دهندۀ قابليت بالاي آلياژ AlSi10Mg براي ريزدانه شدن طي فرآيند ذوب ليزري انتخابي است. نتايج حاصل از آزمايش فشار گرم آلياژ، نشان دهنده كسر بالاي نرم شوندگي و الگوي سيلان منطبق بر وقوع تبلور مجدد ديناميكي است. بر خلاف نمونه هاي ريخته‌گري و كامپوزيت درجا، در مورد آلياژ ساخت افزايشي فعاليت مكانيزم‌هاي نرم¬شوندگي حتي در دماهاي پايين (C150°) قابل تشخيص است. كسر دانه‌هاي ريز با اندازۀ كمتر ازµm 10 از 31.8 % در ساختار اوليه به 61.6 % و سپس به 64.6 % در ساختارهاي تغييرشكل يافته دردماي 250 و°C 350 افزايش مي‌يابد. به‌همين ترتيب ميانگين اندازه‌دانه از 12.8 در ساختار اوليه به 8.3 و µm 7.1 كاهش مي‌يابد. پس از تغييرشكل گرم در دماي°C 450، كسر دانه‌هاي ريز به 61.9 % كاهش و ميانگين اندازه دانه بهµm 7.9 افزايش مي‌يابد. نتايج به دست آمده حاكي از وقوع تبلور مجدد ديناميكي در تمامي شرايط ترمومكانيكي مورد بررسي است. بر اساس بررسي نقشه توزيع مرزهاي دانه و كسر مرزهاي كوچك زاويه و بزرگ زاويه در شرايط ترمومكانيكي مختلف، مكانيزم تبلور مجدد پيوسته به عنوان مكانيزم اصلي حاكم بر ريزدانگي آلياژ شناسايي شد. مشاهده دانه هايي در ساختار كه بخشي از مرز آن بزرگ زاويه و بخشي از آن كوچك زاويه است (دانه هايي كه در حال تبلور مجدد هستند)، نيز به عنوان دليل بر فعاليت مكانيزم پيوسته تبلور مجدد شناسايي شد. وقوع تبلور مجدد هندسي، و همچنين خرد شدن مكانيكي/حرارتي شبكۀ پيوستۀ يوتكتيك سيلسيم تحت فرايند ترمومكانيكي نيز به عنوان مكانيزم هاي اثرگذار بر رفتار نرم شوندگي آلياژ معرفي شدند.

1402/08/14

An investigation into the hot deformation behavior of AlSi10Mg alloy produced through selective laser melting

10/29/2024 12:00:00 AM

Today, additive manufacturing methods, including the selective laser melting method, have been widely developed due to the ability to produce products with a high strength-to-weight ratio and complex geometry, especially in the automotive, aerospace and medical industries. In this study, high temperature mechanical properties and hot deformation behavior of AlSi10Mg alloy produced by selective laser melting have been investigated. In this regard, hot compressive tests were performed at temperatures of 150, 250, 350 and 450°C under the initial strain rate of 0.001S-1. The flow behavior of alloy was analyzed based on the softening fraction, changes in maximum stress and strain, and percentage of barreling and it was compared with the flow behavior of cast alloy A356 and Al-Cu/Mg2Si in-situ composite under similar thermomechanical conditions. AlSi10Mg alloy produced by additive manufacturing method has higher hot compressive strength compared to other samples. This alloy has a lower degree of barreling than cast alloy A356 and AlCu/Mg2Si in-situ composite, which means higher flowability in compressive deformation and higher ability for strain road. The presence of a high fraction of grains (31.8%) with a size of less than 10 µm in the structure of the alloy made by the additive manufacturing method indicates the high ability of the AlSi10Mg alloy to be grain refinement during the selective laser melting process. The results of the hot compressive test of the alloy show a high fraction of softening and flow behavior consistent with the occurrence of dynamic recrystallization. Unlike casting and in-situ composite samples, in the case of additive manufacturing alloy, the activity of softening mechanisms can be detected even at low temperatures (150°C). The fraction of fine grains with a size less than 10 µm increases from 31.8% in the initial structure to 61.6% and then to 64.6% in the deformed structures at 250°C and 350°C. Likewise, the average grain size decreases from 12.8 in the initial structure to 8.3 and 7.1 µm. After hot deformation at 450°C, the fraction of fine grains decreases to 61.9% and the average grain size increases to 7.9 µm. The obtained results indicate the occurrence of dynamic recrystallization in all thermomechanical conditions. Based on the analysis of the grain boundary distribution map and the fraction of small angle and large angle boundaries in different thermomechanical conditions, the mechanism of continuous recrystallization was identified as the main mechanism governing the grain refinement of the alloy. The observation of grains in the structure where part of the boundary is large-angle and part of it is small-angle (grains that are being recrystallized), was also identified as evidence of the continuous mechanism of recrystallization. The occurrence of geometrical recrystallization, as well as the mechanical/thermal crushing of the continuous silicon eutectic network under the thermomechanical process were also introduced as mechanisms affecting the softening behavior of the alloy.

روش ساخت افزايشي , ذوب ليزري انتخابي , تبلورمجدد ديناميكي , تغيير شكل گرم

Additive Manufacturing , selective Laser Melting , Dynamic recrystallization , Hot deformation

Behnam Roozegari

Dr. Abedi _ Dr. Ghodratnama shabestari