22234

تأثير عمليات‌حرارتي بر ريزساختار، خواص كششي و تغيير فرم پلاستيكي يك آلياژ آلومينيوم - منيزيم

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

98-99

1399/4/21

دكتر حسين عربي - دكتر باقر محمد صادقي

دكتر بهمن ميرزاخاني

مواد و متالورژي

فرآيند نورد به عنوان يكي از روش‌هاي توليد و تغيير‌ شكل بر روي ورق¬هاي آلياژ آلومينيوم استفاده مي‌شود. جهت دستيابي به خواص بهينه استحكام و شكل¬پذيري ورق‌هاي آلومينيوم، علاوه بر كارسرد انجام عمليات¬حرارتي بر روي اين ورق¬ها نيز ضروري است. از آنجايي كه ريز‌ساختار عامل مهمي در تعيين خواص اين آلياژ است، در اين تحقيق تأثير عمليات‌حرارتي بر ريزساختار، خواص كششي و تغيير شكل پلاستيك يك ورق آلياژ AlMg6 به منظور رسيدن به شرايط بهينه مورد بررسي قرار گرفته است. در اين تحقيق ابتدا ورق‌ مورد نظر تحت عمليات‌حرارتي و آزمايش كشش تك¬محوري و سختي¬سنجي قرار گرفت تا بتوان از نتايج آزمايش كشش براي محاسبه پارامترهاي كارسختي و ناهمسانگردي استفاده شود. به منظور بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ نوري(OM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM)، دستگاه آناليز پراش اشعه ايكس(XRD) و آناليز عنصري(EDS) استفاده شده است. با استفاده از نتايج OM و SEM اندازه متوسط دانه‌ها محاسبه شد و با استفاده از EDS و XRD فازهاي موجود در زمينه شناسايي و تحليل شدند. چگالي نابجايي‌ها بر اساس تئوري ويليامسون – هال با استفاده از پيك¬هاي نتايج پراش اشعه ايكس محاسبه شده است. با مقايسه نتايج آزمايش كشش و ريزساختار شرايط بهينه عمليات‌حرارتي دماي °C415 و زمان min15 تعيين شد. مقادير تنش تسليم، استحكام كششي نهايي و درصد ازدياد طول يكنواخت پلاستيك در شرايط بهينه، به ترتيب برابر MPa5/166، MPa354 و 2/15% در راستاي نورد بوده است. مقدار سختي در نمونه -اوليه HV106 بود كه به HV5/80 در نمونه بهينه كاهش يافته است. مقدار توان كارسختي نيز از 139/0 به مقدار 276/0 در نمونه بهينه افزايش يافته است. مقادير پارامتر ناهمسانگردي در نمونه اوليه 57/0 بود كه به مقدار 54/0تغيير نموده است كه حاكي از آن است كه تغييرات چنداني در ناهمسانگردي اتفاق نيفتاده است. در نمونه اوليه و نمونه بهينه ميانگين اندازه‌دانه‌ها به ترتيب μm1/44 وμm 6/35 و چگالي نابجايي‌ها به ترتيب (cm-2)109×2/10 و (cm-2)109×58/8 محاسبه گرديد. نتايج اين تحقيقات نشان داد كه عمليات‌حرارتي اعمال شده موجب كاهش چگالي نابجايي¬ها، افزايش توان كارسختي، كاهش اندازه¬دانه‌ها و افزايش درصد ازدياد طول يكنواخت پلاستيك، به عنوان عوامل افزايش قابليت شكل¬دهي، شده است. همچنين بررسي‌هاي ريزساختاري نشان داد كه نحوه¬ي توزيع فازهاي ثانويه به ويژه فاز  در نحوه¬ي استحكام بخشي آلياژ نقش اساسي ايفاء مي‌نمايد. بررسي سطوح شكست نمونه¬هاي كشش نشان داد كه شكست در نمونه بهينه به صورت داكتيل يا نرم رخ داده است، در حاليكه در نمونه اوليه مكانيزم شكست شبه¬نرم بوده است.

1399/04/29

Effect of heat treatment on microstructure, tensile properties and plastic deformation of an aluminum-magnesium alloy

7/11/2020 12:00:00 AM

The rolling process is used as one of the methods of production and deformation on aluminum alloy sheets. In order to achieve the optimum properties of strength and formability of aluminum sheets, in addition to cold work, it is necessary to perform heat treatment on these sheets. Since microstructure is an important factor in determining the properties of this alloy, in this study, the effect of heat treatment on the microstructure, tensile properties and plastic deformation of an AlMg6 alloy sheet has been investigated in order to achieve optimum conditions. In this research, the sheet was first subjected to heat treatment, uniaxial tensile test and hardness measurement in order to use the results of tensile test to calculate the work hardening and anisotropy parameters. Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy(SEM), X-Ray Diffraction(XRD) and Energy Dispersive Spectroscopy(EDS) were used to study the microstructure. The average grain size was calculated using OM and SEM results and the existing phases in the field were identified and analyzed using EDS and XRD. Dislocation densities are calculated based on Williamson-Hall theory using X-ray diffraction results peaks. By comparing the results of tensile and microstructure tests, the optimum heat treatment conditions were 415°C and 15 min. The values of yield stress, ultimate tensile strength and percentage of plastic uniform elongation under optimum conditions were 166.5MPa, 354MPa and 15.2% in the rolling direction, respectively. The amount of hardness in the As recieved sample was 106HV, which was reduced to 80 HV5 in the Optimum sample. The amount of strain-hardening exponent has also increased from 0.139 to 0.276 in the optimum sample. The anisotropy parameter values in the As recieved sample were 0.57 which changed to 0.54, which indicates that little change in anisotropy occurred. In the As recieved sample and the optimum sample, the mean of the grain sizes were 44.1μm and 35.6μm, respectively, and the density of dislocations was 10.2×109(cm-2) and 8.58×109(cm-2) respectively. The results of this research showed that the applied heat treatment have reduced the density of dislocations, increased the hardness, reduced the grain size and increased the percentage of plastic uniform elongation, as factors to increase the formability. Also, microstructural studies showed that the distribution of secondary phases, especially  phase, plays a key role in the strength of the alloy. Examination of fracture levels of uniaxial tension tested specimens showed that the fracture in the optimum specimen occurred ductile or soft, while in the optimum sample the fracture mechanism was semi-soft.