33017

بررسي تاثير عمليات همگن‌سازي بر خواص مكانيكي آلياژ Al-5Ti-B

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1400

1403/08/27

عليرضا ايواني - حميدرضا جعفريان

___

مهندسي مواد و متالورژي

آميژان‌هاي آلومينيوم-تيتانيوم-بور (Al-Ti-B)، دسته‌اي از آلياژها هستند كه براي اصلاح ريزساختار و بهبود خواص مكانيكي به مذاب آلومينيوم افزوده مي‌شوند. ذرات Al3Ti و TiB2 موجود در ريزساختار محل-هاي جوانه‌زايي در مذاب آلومينيوم ايجاد مي‌كنند. اين آميژان‌ها از طريق ريخته‌گري پيوسته و نورد پس از آن به صورت ميله يا كلاف و يا از طريق اكستروژن به صورت شمش‌هاي استوانه‌اي توليد مي‌شوند. در اين پژوهش، آميژان Al-5Ti-B طي فرايند ريخته‌گري به روش نمك هاليد متداول از واكنش پودر‌هاي K2TiF6 و KBF4 با مذاب آلومينيوم خالص توليد شده است. شمش ريخته‌گري شده در دماي 480℃ به مدت 8h تحت عمليات حرارتي همگن‌سازي قرار گرفت و سپس در هواي آزاد خنك شد. نتايج حاصل از آزمون پراش اشعه ايكس (XRD) و تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، وجود ذرات Al3Ti و TiB2 در ريزساختار آميژان را تاييد مي‌كند و بازيابي تيتانيوم و آلياژي فرايند به ترتيب 88/34% و 61/4% است. نقشه‌هاي توزيع عنصري اشعه ايكس حاكي از توزيع ذرات TiB2 در اطراف ذرات Al3Ti بود. تصاوير ميكروسكوپ نوري (OM) پس از همگن‌سازي، مهاجرت جزئي ذرات TiB2 از زمينه و تجمع بيشتر آن‌ها را نشان داد. از 12 نمونه‌ استوانه‌اي به قطر 1cm و ارتفاع 1/5cm در چهار دماي 300℃، 350℃، 400℃، 450℃ و سه نرخ كرنش 0/001s-1، 0/01s-1 و 0/1s-1 آزمون فشار داغ گرفته شد. نمودارهاي تنش-كرنش حقيقي منطقه كارنرمي صافي را نشان دادند و بازيابي و تبلور مجدد ديناميكي با شدت كمي فعال شدند. علاوه بر اين، دما و نرخ كرنش تاثير به سزايي بر روي تنش سيلان دارند و با افزايش دما و كاهش نرخ كرنش، تنش سيلان كم‌تر شد. براساس نمودار‌هاي تجربي به دست آمده از آزمون فشار داغ، معادله بنيادين آميژان Al-5Ti-B در كرنش 0/35 محاسبه شده است. مقادير انرژي فعالسازي و ثوابت معادله بنيادين در كرنش‌هاي 0/15 تا 0/55 نيز ارائه شده است. با مقايسه مقادير تنش پيش‌بيني شده با مقادير تجربي، ضريب همبستگي (R2) معادله 0/928 به دست آمد.

1403/11/17

A Study on the effect of homogenization heat treatment on Al-5Ti-B alloy’s mechanical properties

11/17/2025 12:00:00 AM

Aluminum-Titanium-Boron (Al-Ti-B) master alloys are used to enhance the microstructure and improve the mechanical properties of molten aluminum. The Al3Ti and TiB2 particles in these alloys create nucleation sites within the molten aluminum. They are produced either as rods or coils through continuous casting and rolling, or as cylindrical billets via extrusion. This study focuses on the production of the Al-5Ti-B master alloy using the halide salt method, reacting K2TiF6 and KBF4 powders with molten pure aluminum. The resulting cast billet underwent homogenization heat treatment at 480℃ for 8 hours and was subsequently air-cooled. Analysis via X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) confirmed the presence of Al3Ti and TiB2 particles in the alloy's microstructure, with titanium and alloy recoveries of 88.34% and 61.4%, respectively. Hot compression tests were carried out on twelve cylindrical samples (1 cm in diameter and 1.5 cm in height) at four different temperatures (300℃, 350℃, 400℃, 450℃) and three strain rates (0.001s⁻¹, 0.01s⁻¹, 0.1s⁻¹). The true stress-strain curves exhibited a smooth work-softening region, with only minor activation of dynamic recovery and recrystallization. Additionally, temperature and strain rate significantly influenced flow stress. Based on empirical data from the hot compression tests, the fundamental equation for the Al-5Ti-B master alloy was derived with a correction factor of 0.928. Activation energy values and constants for the fundamental equation were also provided at different strains.

آميژان Al-5Ti-B , ريخته‌گري , آزمون فشار داغ , معادلات بنيادين , خواص مكانيكي , ريزساختار , ريزدانگي , جوانه‌زا

Al3Ti , TiB2

Seyed Ehsan Mousavi zadeh

Alireza Eivani - Hamidreza Jafarian