شماره ركورد
34493
پديد آورنده
پرنيا پارسايان
عنوان
بررسي تأثير فرايند همزدن اصطكاكي و عمليات حرارتي پيش از فرايند بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ Mg-6Y-2.2Nd-1.2Gd
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/13
استاد راهنما
دكتر عليرضا ايواني
استاد مشاور
-
دانشكده
مواد متالورژي
چكيده
اين پژوهش به بررسي تأثير فرايند همزدن اصطكاكي (FSP) و عمليات حرارتي پيش از فرايند بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ Mg-6Y-2.2Nd-1.2Gd اختصاص دارد. آلياژهاي منيزيم، به دليل نسبت استحكام به وزن بالا و ويژگيهاي مكانيكي مناسب، بهويژه در صنايع خودروسازي و هوافضا، از جايگاه ويژهاي برخوردارند. افزودن عناصر آلياژي مانند ايتريم، نئوديميم و گادولينيم به منيزيم باعث ايجاد استحكامبخشي محلولي، تشكيل فازهاي پايدار در مرزدانهها و بهبود خواص مكانيكي ميشود كه در مجموع استحكام و پايداري حرارتي آلياژ را افزايش ميدهد، با اين حال ساختار ريختگي آنها معمولاً داراي دانههاي درشت و توزيع غيريكنواخت فازهاي ثانويه است كه خواص مكانيكي را محدود ميكند. بهمنظور بهبود ريزساختار اوليه، شرايط بهينه همگنسازي با استفاده از آزمون DSC، آناليز XRD و بررسي نمودارهاي فازي تعيين شد. نتايج نشان داد كه همگنسازي در دماي °C540 به مدت 4 ساعت موجب يكنواختسازي توزيع عناصر آلياژي و كاهش ناپيوستگيهاي ساختاري شده و استحكام تسليم و استحكام كششي نهايي را بهترتيب حدود 71% و 60% نسبت به حالت ريختگي افزايش ميدهد، در حالي كه ازدياد طول نيز حدود 65% بهبود مييابد. همچنين، فرايند FSP در يك تا چهار پاس متوالي اعمال شد. نتايج نشان داد كه افزايش تعداد پاسها موجب افزايش ريزدانهگي ساختار به دليل فعالسازي سازوكارهاي تبلور مجدد ديناميكي ميشود و بهترين عملكرد مكانيكي در سه پاس FSP حاصل ميگردد. در اين شرايط، استحكام تسليم، استحكام كششي نهايي و ازدياد طول بهترتيب حدود 15%، 18% و 64% نسبت به نمونه همگنشده افزايش يافت. اعمال پاس چهارم به دليل تجمع حرارتي، منجر به افت جزئي خواص مكانيكي شد. بررسي سطح شكست با ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه مكانيزم شكست از حالت ترد در نمونههاي اوليه به شكست كاملاً نرم و ديمپلمحور پس از FSP تغيير مييابد. در مجموع، نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه تركيب عمليات همگنسازي بهينه و فرايند FSP سهپاس، راهكاري مؤثر براي دستيابي همزمان به استحكام و شكلپذيري مطلوب در آلياژ Mg-6Y-2.2Nd-1.2Gd است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/13
عنوان به انگليسي
Investigating the Effects of Friction Stir Processing (FSP) and Pre-Process Heat Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of Mg-6Y-2.2Nd-1.2Gd Alloy
تاريخ بهره برداري
10/5/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
پرنيا پارسايان
چكيده به لاتين
This study is devoted to investigating the effects of friction stir processing (FSP) and prior heat treatment on the microstructure and mechanical properties of a Mg-6Y-2.2Nd-1.2Gd alloy. Magnesium alloys, owing to their high strength-to-weight ratio and favorable mechanical characteristics, have attracted considerable attention, particularly in the automotive and aerospace industries. The addition of alloying elements such as yttrium, neodymium, and gadolinium to magnesium promotes solid-solution strengthening, the formation of thermally stable grain-boundary phases, and an overall enhancement of mechanical properties, thereby improving both strength and thermal stability. Nevertheless, the as-cast microstructure of these alloys is typically characterized by coarse grains and an inhomogeneous distribution of secondary phases, which severely limits their mechanical performance. To improve the initial microstructure, the optimum homogenization conditions were determined using differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) analysis, and phase diagram evaluations. The results demonstrated that homogenization at 540 °C for 4 h leads to a more uniform distribution of alloying elements and a reduction in structural discontinuities, resulting in increases of approximately 71% in yield strength and 60% in ultimate tensile strength compared with the as-cast condition, while the elongation was also improved by about 65%. Subsequently, FSP was applied in one to four consecutive passes. The results revealed that increasing the number of passes significantly enhances grain refinement due to the activation of dynamic recrystallization mechanisms, with the optimum mechanical performance achieved after three FSP passes. Under this condition, the yield strength, ultimate tensile strength, and elongation increased by approximately 15%, 18%, and 64%, respectively, relative to the homogenized state. The application of a fourth pass led to a slight degradation in mechanical properties as a result of excessive heat accumulation. Fractographic analysis using scanning electron microscopy (SEM) showed that the fracture mechanism evolves from predominantly brittle fracture in the initial conditions to a fully ductile, dimple-dominated fracture after FSP. Overall, the findings of this study demonstrate that the combination of optimized homogenization treatment and three-pass friction stir processing provides an effective route to achieving a favorable balance between strength and ductility in the Mg-6Y-2.2Nd-1.2Gd alloy.
كليدواژه هاي فارسي
آلياژ منيزيم , عناصر كمياب خاكي , خواص مكانيكي , فرايند همزدن اصطكاكي
كليدواژه هاي لاتين
Magnesium alloy , Rare earth elements , Mechanical properties , Friction stir processing
Author
Parnia parsayan
SuperVisor
Dr. Ali Reza Eivani