22464

بررسي تأثير دمش گاز خنثي در فرآيند نيمه جامد آلياژ منيزيم AZ91 بر ريزساختار و خواص مكانيكي

كارشناسي ارشد

ريخته‌گري

1399

1399/06/25

دكتر سعيد شبستري

مواد و متالورژي

امروزه روش¬هاي نيمه¬جامد از جمله فرآيندهاي نوين در توليد مواد محسوب مي¬شوند. يكي از اين روش¬هاي نو كه بسيار مورد توجه است، فرآيند نيمه¬جامد با دمش گاز خنثي يا فرآيند GISS است. اين روش تركيبي از خروج سريع و موضعي حرارت به همراه ايجاد جابجايي با استفاده از يك لوله متخلخل در مذابي با دماي بالاتر از دماي منحني مايع است. در تحقيق حاضر، تأثير فرآيند دمش گاز خنثي بر ريزساختار آلياژ منيزيم AZ91 در شرايط مختلف مورد بررسي قرارگرفته و در ادامه شرايط بهينه به منظور انجام عمليات ارائه شده است. در انجام اين تحقيق دبي ورودي (1، 2 و4 ليتر بر دقيقه)، دماي شروع (610، 620 و 630 درجه سانتيگراد) و مدت زمان تزريق گاز خنثي آرگون (10، 15 و 20 ثانيه) به عنوان سه پارامتر متغير فرآيند انتخاب شد. در اين پژوهش مشخص شد كه فرآيند GISS منجر به اصلاح ريزساختار اين آلياژ مي¬شود. بررسي تصاوير ميكروسكپ نوري نشان مي¬دهد كه ريزساختار مخلوط نيمه¬جامد آلياژ AZ91، از حالت دندريتي به حالت غير دندريتي و كروي تبديل شده است. ارزيابي ريزساختاري نشان داد كه بهترين نمونه با بيشترين ميزان كرويت (0.75)، ميانگين كمترين اندازه دانه (58.4 ميكرومتر) و ميانگين بيشترين تعداد ذرات بر ميليمتر مربع (168) مربوط به نمونه¬اي است كه در شرايط دبي ورودي 4 ليتر بر دقيقه، دماي 610 درجه سانتيگراد و مدت زمان تزريق گاز به مقدار 10 ثانيه حاصل شده است. در اين شرايط، نتايج آزمون¬هاي مكانيكي نيز بيانگر بهبود خواص مكانيكي آلياژ AZ91 است. بر اساس نتايج به دست آمده از آزمون كشش، اعمال فرآيند GISS سبب افزايش بيش از 25% در استحكام نهايي و همچنين افزايش بيش از 17% در استحكام تسليم آلياژ AZ91 شده است. نتايج آزمون فشار نيز در اين نمونه (G-4-610-10) بيانگر بهبود استحكام نهايي فشاري به ميزان 21%، بهبود استحكام تسليم فشاري (11%) و همچنين افزايش ازدياد طول نسبي (28%) آلياژ AZ91 در اثر اعمال فرآيند نيمه¬جامد با دمش گاز خنثي (GISS) است.

1399/06/26

Effect of Inert Gas Induced Semi Solid Process of AZ91 Magnesium Alloy on the Microstructure and Mechanical Properties

9/16/2021 12:00:00 AM

Semi-solid methods are new processes in the production of materials. Inert gas injection semi-solid process (GISS) is one of these processes that have been considered recently. This method causes local and rapid heat extraction combined with the convection using the injection of Argon gas through a porous tube in temperatures above liquidus of the melt. In this investigation, the effect of inert gas bubbling on the microstructure of AZ91 magnesium alloy at different conditions has been studied. Different parameters such as, the argon gas flow rate of 1, 2, 4 L/min, the injection temperature of 610, 620, 630℃, and the injection duration of 10, 15, 20 seconds have been investigated. It was found that the GISS process led to the microstructural modification of this alloy. Microstructural study showed that this semi-solid process changed the microstructure of AZ91 alloy from dendritic to non-dendritic and globular state. Image analysis showed that the best sample with the highest amount of globularity (0.75), minimum average grain size (58.4µm) and minimum average grain number per square millimeter (168) was related to G-4-610-10 sample. Under these conditions, the results of mechanical tests also indicated an improvement in mechanical properties of AZ91 alloy. Based on the results of tensile tests, the GISS process increased the ultimate tensile strength (UTS) of AZ91 alloy more than 25% and yield strength (YS) more than 17%. The results of the compression test of this sample (G-4-610-10) of the AZ91 alloy also indicated an improvement of 21% in the ultimate compressive strength, 11% in compressive yield strength, and 28% in plasticity by applying GISS semi-solid process.