15923

15923

اثر افزودن Al و Gd بر ساختار و خواص مكانيكي منيزيم تغيير شكل يافته به روش اكستروژن برشي ساده

دكتري

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

مهرماه 1395

مهرماه 1395

دكتر سيد حسين رضوي - دكتر حسن ثقفيان

دكتر رضا محمودي - دكتر رامين ابراهيمي

مواد و متالورژي

چكيده در پژوهش حاضر، اثر افزودن دو عنصر آلياژي Al و Gd بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ منيزيم تغيير شكل يافته به روش اكستروژن برشي ساده (SSE) مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور آلياژهاي دوتايي Mg-Al در درصد¬هاي وزني 5/0 و 2، و آلياژهاي دوتايي Mg-Gd در درصد¬هاي وزني 5/0، 1، 5/1 و 2، در شرايط ريختگي تهيه شدند. به منظور بهبود ريزساختار، نمونه¬ها به روش اكستروژن با نسبت 1:5/11 در دماي K 653 تغيير شكل يافتند. آلياژهاي اكسترود شده بعنوان ماده اوليه تحت تغيير شكل به روش SSE در دماي K 553 قرار گرفتند. همچنين خواص منيزيم خالص بعنوان معيار مقايسه، در هر يك از مراحل تغيير شكل، مورد بررسي قرار گرفت. بررسي¬هاي ريز ساختاري به وسيله-ي ميكروسكوپ نوري (OM) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي-نشر ميداني (FE-SEM) انجام گرفت و تحولات بافتي در حين اكستروژن و SSE توسط پراش اشعه¬ي X (XRD) و الگوي تفرق الكترون برگشتي (EBSD) بررسي شد. خواص مكانيكي نمونه¬هاي مذكور در دماي محيط و دماي بالا در محدوده¬ي K 723-573 بوسيله¬ي آزمون پانچ برشي ارزيابي شد. همچنين اثر افزودن عناصر آلياژي مختلف و كار مكانيكي بر استحكام برشي و ضريب حساسيت به نرخ كرنش اين آلياژها مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج حاصل از بررسي¬هاي ريز ساختاري نشان مي¬دهد كه افزودن گادولينيم تا 2 درصد وزني تأثير چنداني بر اندازه دانه ريختگي منيزيم نداشته در حاليكه افزودن همين ميزان آلومينيم منجر به تغيير ساختار از حالت ستوني به هم محور با اندازه دانه¬ي µm 150 مي¬شود. آلياژهاي Mg-0.5Al و Mg-2Al پس از اكستروژن داراي ساختاري يكنواخت با دانه¬هاي هم محور با اندازه¬ي µm 21 و 16 هستند. اين در حاليست كه نشان داده شد حضور گادولينيم، با به تأخير انداختن تبلور مجدد، منجر به ايجاد ساختار دو گانه شامل دانه¬هاي ريز با اندازه¬ي كمتر از µm 5 در كنار مناطق كشيده¬ي تبلور نيافته با ابعاد µm 15 در نمونه¬هاي حاصل از اكستروژن شده است. اين ناهمگني در ساختار با افزايش كرنش اعمالي به نمونه¬ها در مراحل مختلف فرآيند SSE كاهش يافته است. بطوريكه در آلياژ Mg-2Gd كسر حجمي اين مناطق از 18% در شرايط اكسترودي به حدود 6% پس از 4 مرحله SSE كاهش يافته است. همچنين نتايج حاصل از اندازه¬گيري بافت بلوري در كليه آلياژها پس از اكستروژن، حاكي از قرارگيري صفحات قاعده¬اي بصورت عمود بر راستاي اكستروژن است. نتايج حاصل نشان دادند كه حضور گادولينيم بطور قابل ملاحظه¬اي شدت بافت در اين دسته از آلياژها را كاهش داده است. مطالعه¬ي خواص برشي در دماي محيط نشان¬دهنده¬ي آن است كه افزودن هر دو عنصر آلياژي منجر به افزايش استحكام برشي در نمونه¬هاي اكسترودي و SSE شده است. بطوريكه استحكام برشي آلياژهاي Mg-2Al و Mg-2Gd پس از اكستروژن، به ترتيب به ميزان 14 و 11 درصد نسبت به استحكام برشي منيزيم خالص در دماي محيط افزايش يافته است. همچنين ميزان ضريب حساسيت به نرخ كرنش و انرژي فعال¬سازي لازم براي تغيير شكل در آلياژ Mg-2Gd پس از 4 مرحله SSE، به ترتيب برابر 47/0 و kJ/mol 98 بوده كه حاكي از رفتار سوپرپلاستيك كنترل شونده با لغزش مرزدانه¬ها در آلياژ مذكور است. كلمات كليدي: اكستروژن برشي ساده، آزمون پانچ برشي، بافت بلوري، سوپرپلاستيسيته