22025

22025

بررسي تاثير عمليات ترمومكانيكي بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ 5083

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1399/3/12

دكتر سعيد شبستري - دكتر سيد حسين رضوي

مواد و متالورژي

امروزه به¬دليل نياز روزافزون صنعت به موادي با تركيب مناسب از خواص مكانيكي و شيميايي، آلياژهاي عمليات حرارتي ناپذير سري xxx5 آلومينيم در صنايعي همچون صنايع دريايي، هوايي و نظامي و همچنين ساخت سازه هاي آبي، تانكرها و مخازن تحت فشار مورد استفاده قرار مي گيرند. آلياژ AA5083 در بين آلياژهاي سري xxx5 بالاترين خواص مكانيكي را داراست. مكانيزم استحكام¬بخشي در اين آلياژها كنترل اندازه¬ دانه، كارسختي و محلول جامد جانشيني منيزيم در آلومينيم است كه در اثر عمليات حرارتي با خروج اين اتم¬ها از محلول جامد و تشكيل رسوب (Al3Mg2)β در مرزدانه¬ها، علاوه بر كاهش استحكام به شدت به خوردگي مرزدانه¬اي حساس مي¬شود. دو عيب پيرنرمي و تسليم دندانه¬اي كاربرد اين آلياژها را دچار مشكل كرده¬ است. در اين پژوهش ضمن تعيين چرخه¬ي ترمومكانيكي بهينه آلياژ AA5083و اعمال عمليات ترمومكانيكي H34 كه تركيبي از نورد سرد و آنيل پايدارسازي است، تاثير دما، زمان و نرخ حرارت¬دهي بر ريزساختار و خواص مكانيكي اين آلياژ مورد بررسي قرار گرفت. براي اين منظور از ميكروسكوپ نوري (OM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، دستگاه آناليز پراش اشعه ايكس (XRD)، سختي¬سنجي برينل (HB)، آزمايش كشش سرد و براي اعمال نرخ حرارتي بالا از كوره¬ي مادون قرمز استفاده شد. همچنين به¬منظور تعيين شرايط بهينه¬ي پايدارسازي و نيز مقايسه¬ي مقاومت به خوردگي از روش كاهش جرم در محلول اسيد نيتريك (NAMLT) استفاده گرديد و در انتها ريزساختار و خواص مكانيكي نمونه¬هاي پايدارسازي شده با نمونه اوليه مقايسه شد. پس از انجام اين تحقيق و در نتيجه¬ي كاهش ضخامت از 10به 5/2 ميليمتر با اعمال چرخه¬ي ترمومكانيكي ساختار ريزدانه¬تري حاصل مي¬گردد، به¬طوري¬كه اندازه دانه در نمونه اوليه برابر 37 ميكرومتر و براي نمونه¬هاي پايدارسازي شده در كوره¬ي مادون قرمز و مقاومتي به ترتيب برابر 23 و 27 ميكرومتر بدست آمد. سختي نمونه نهايي نسبت به نمونه¬ي اوليه تنش¬زدايي شده از 75 به 97 برينل رسيد. مقاومت به خوردگي نمونه¬ي پايدارشده نسبت به نمونه¬ي نورد سرد شده افزايش چشم¬گيري داشت، به¬طوري¬كه كاهش جرم بر واحد سطح مقطع از mg/cm2 58 به mg/cm2 15 كاهش پيدا كرد. تنش تسليم و استحكام¬كششي نمونه¬ي پايدارسازي شده نسبت به نمونه¬ي اوليه¬ي تنش¬زدايي شده به ترتيب 92 و 27 درصد افزايش پيدا كرد و به MPa 270 و MPa 412 رسيد.

1399/04/18

The Effect of Thermomechanical Treatment on the Microstructure and Mechanical properties of 5083 alloy

6/1/2020 12:00:00 AM

Nowadays, due to the growing need of the industry for materials with the right mix of mechanical and chemical properties, the 5xxx series non-heat treatable alloys are used in industries such as the marine, aerospace and military industries as well as in the manufacture of water structures, tankers and pressure vessels. The AA5083 alloy has the highest mechanical properties among all 5xxx series alloys. The strengthening mechanism in these alloys is controlling the grain size, hardness, and solid solution of magnesium in aluminum. As a result of heat treatment, these atoms are removed from the solid solution and precipitate β (Al3Mg2) in the grain boundaries becomes more susceptible to boundary corrosion in addition to decreasing strength. Both Age softening and strain ageing have made the use of these alloys difficult. In this study, while determining the optimum thermomechanical cycle of the AA5083 alloy, the application of H34 thermomechanical operation, which is a combination of cold rolling and annealing stabilization, investigated the influence of temperature, time and heating rate on the microstructure and mechanical properties of the alloy. For this purpose, optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction analyzer (XRD), Brinell hardness (HB), cold tensile test and infrared heat furnace were used. Also in order to determine the optimum stabilization conditions and to compare the corrosion resistance, NAMLT was used and Finally, the microstructure and mechanical properties of the stabilized samples were compared with the prototype. After conducting this research and consequently reducing the thickness from 10 to 2.5 mm, a more fine-grained thermomechanical cycle is obtained. The grain size was 37μm in the prototype and 23 and 27μm in the samples for stabilized infrared and resistive furnace, respectively. The hardness of the final sample increased from 75 to 97, compared to the prototype. The corrosion resistance of the stabilized specimen was significantly higher than that of the cold-rolled specimen, with a decrease in mass per unit area of cross section from 58 mg / cm2 to 15 mg / cm2. The yield stress and tensile strength of the stabilized sample increased to 270 MPa and 412 MPa, respectively.