شماره ركورد
33009
پديد آورنده
مريم حداد
عنوان
اثر عمليات حرارتي و تعداد پاس ECAP گرم بر روي ريزساختار و خواص كششي آلياژ Al-8%Mg
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/08/16
استاد راهنما
دكتر سيدحسين سيدين
استاد مشاور
دكتر حميدرضا جعفريان
دانشكده
دانشكده مواد و متالورژي
چكيده
پرس در كانال هاي زاويه دار (ECAP) يكي از روش هاي تغييرشكل پلاستيك شديد (SPD) مي باشد كه جهت توليد همسان مواد با استحكام بالا از طريق ريزدانه كردن و همچنين از طريق افزايش دانسيته نابجايي ها به كار مي رود.
در اين پژوهش به بررسي اثر تغييرشكل پلاستيك شديد بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ آلومينيوم سري 5xxx و 8% منيزيوم پرداخته شده است. ابتدا آلياژ Al-8%Mg به روش ريختهگري توليد شده و سپس نمونههايي استوانهاي شكل آلياژ ريختگي شده بعد از انجام آنيل انحلالي در دماي C˚200 و با نرخ كرنش اوليه s⁻¹0003/0 تحت 1 ، 3 و 5 پاس فرآيند ECAP گرم قرار گرفتند. سپس نمونههاي ECAP شده در دماهاي C˚150 و C˚250 به مدت 30 دقيقه آنيل شدند. سپس ريزساختار و خواص مكانيكي نمونههاي ECAP شده قرار گرفته در دماي محيط، آنيل شده در دماي C˚150 و آنيل شده در دماي C˚250 مورد بررسي قرار گرفتند. ريزساختار نمونهها به وسيله ميكروسكوپ نوري OM و ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM و EDS و خواص مكانيكي نمونهها با استفاده از تستهاي كشش و سختيسنجي مورد بررسي قرار گرفتند .
نتايج اين پژوهش نشان مي دهد، اندازه دانههاي آلياژ Al-8%Mg بعد از 5 پاس فرآيند ECAP به شدت كاهش يافته است. همچنين با بررسي نمونه 5 پاس مشاهده شد كه اكثر دانه ها هم محور شدهاند و بيشتر مرزهاي كوچك زاويه به مرزهاي بزرگ زاويه تبديل شد.
نتايج حاصل نشان داد كه با افزايش تعداد پاسها، استحكام كششي نهايي به ترتيب به 161MPa، 257MPa و 362MPa افزايش يافت و درصد ازدياد طول نيز به ترتيب به 16%، 25% و 30% بهبود يافت. همچنين، سختي نمونهها با افزايش تعداد پاسها به 86HV، 92HV و 97HV ارتقاء پيدا كرد.
انجام فرآيند ECAP در دماي بالا، باعث ايجاد پيرسختي در نمونهها شد كه منجر به تشكيل رسوبات فاز Al3Mg2 گرديد. مشاهده شد كه با افزايش تعداد پاسها، اين رسوبات بيشتر شده و باعث بهبود خواص مكانيكي قطعات ميشود. پس از اجراي فرآيند ECAP، نمونههاي 1، 3 و 5 پاس در دماهاي °C 150 و °C 250 به مدت 30 دقيقه تحت عمليات آنيل قرار گرفتند و سپس در آب سرد شدند. آزمونهاي كشش و سختي و بررسيهاي ريزساختاري مجدداً بر روي اين نمونهها انجام شد.
نتايج نشان داد كه در دماي C˚150 ، نمونهها پايداري حرارتي خوبي از خود نشان دادند، اما در نمونه 1 پاس، بازيابي رخ داد كه منجر به افزايش درصد ازدياد طول به 42% شد. در حالي كه در دماي C˚250 ، تبلور مجدد در نمونه 1 پاس اتفاق افتاد. بهعلاوه، به دليل تعداد كم رسوبات Al3Mg2 و تخليه Mg از محلول جامد فوق اشباع در اين دما، درصد ازدياد طول نمونه 1 پاس به 30% كاهش يافت.
در نمونههاي 3 و 5 پاس، به دليل غلظت بالاي فاز Al3Mg2، تغييرات قابل توجهي در خواص مكانيكي مشاهده شد، به طوري كه استحكام كششي نهايي در دماي °C 150 به ترتيب به 232MPa، 302MPa و MPa 312 و در دماي °C 250 به ترتيب به 231MPa، 156MPa و334 MPa رسيد. با اين حال، درصد ازدياد طول اين نمونهها در دماهاي °C 150 و °C 250 تغيير چنداني نداشت و پايداري حرارتي مناسبي از خود نشان دادند.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/11/17
عنوان به انگليسي
Investigation on the Effect of Heat Treatment and Number of Hot ECAP Passes on Microstructure and Tensile Properties of Al-8%Mg
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مريم حداد
چكيده به لاتين
In this study, the impact of hot ECAP passes and heat treatment on the microstructure and tensile properties of an Al-8%Mg binary alloy was examined. The alloy was produced through a casting process, and the hot ECAP operation was conducted at a temperature of 200°C with a strain rate of 0.0003 s⁻¹, resulting in the production of 1-pass (1p), 3-pass (3p), and 5-pass (5p) samples. Subsequently, mechanical testing and microstructural analysis were performed, including microhardness measurements, tensile testing, metallographic analysis, and SEM and EDS evaluations on all samples (1p, 3p, and 5p). The findings revealed that as the number of hot ECAP passes increased, the Ultimate Tensile Strength (UTS) of the samples significantly improved, reaching up to 235 MPa, 262 MPa, and 272 MPa, with elongation values rising to 28%, 32%, and 35%, respectively. Additionally, with the increase in the number of passes, the hardness of the samples increased to 75 HV, 80 HV, and 83 HV, respectively. During high-temperature deformation, the samples underwent artificial aging, leading to the formation of Al3Mg2 precipitates within the matrix. With additional ECAP passes, the amount of these precipitates further increased.
Following this, the ECAPed samples underwent annealing at temperatures of 150°C and 250°C for 30 minutes and were subsequently quenched in water. After annealing at 150°C, the 1-pass sample experienced recovery, which increased its elongation to 35%. The hardness of the samples after annealing at 150°C did not exhibit significant changes. In contrast, at 250°C, the 1-pass sample underwent recrystallization. Furthermore, due to the low amount of Al3Mg2 and the depletion of Mg from the supersaturated solid solution during annealing at this temperature, the elongation of the 1-pass sample decreased to 16%. However, due to the substantial presence of Al3Mg2 in the 3-pass and 5-pass samples, no noticeable changes in UTS and elongation occurred, and these samples maintained good thermal stability at these temperatures (264 MPa and 263 MPa with 30% and 33% elongation after annealing at 150°C, and 264 MPa and 257 MPa with 31% and 35% elongation after annealing at 250°C, respectively). The hardness of all samples stabilized at around 81 HV after annealing at 250°C.
كليدواژه هاي فارسي
ECAP گرم , آلياژ Al-Mg , تغييرشكل پلاستيك شديد , عمليات حرارتي , آلياژهاي دوتايي
كليدواژه هاي لاتين
Severe plastic deformation , heat treatment , Al-Mg alloy , binary alloys , hot ECAP
Author
Maryam Haddad
SuperVisor
Dr Seyed Hosein Seyedin