27244

بررسي اثر تاثير دمش گاز خنثي در فرآيند نيمه جامد آلياژ بر پايه (Al-Si-Mg) بر ريزساختار و‌خواص مكانيكي

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1398

1401/5/27

دكتر سعيد شبستري

مواد و متالورژي

فرآيند ريخته‌گري و شكل‌دهي نيمه‌جامد فرآيندي نوين درتوليد قطعات است، كه با به‌كارگيري آن‌ها، به‌دليل ايجاد ريزساختار غيردندريتي (گلبولي) و يكنواخت، خواص مطلوبي حاصل مي‌شود. يكي از روش‌ها‌ براي دست‌يابي به مخلوط مذاب-جامد، فرآيند دمش گاز خنثي(GISS) است. اين روش تركيب خروج سريع و موضعي حرارت به همراه ايجاد جابجايي در مذاب است كه به‌وسيله‌ي يك لوله‌ي گرافيتي متخلخل در مذابي كه دماي آن زيادتر ازدماي منحني مايع است، اتفاق مي‌افتد. در تحقيق حاضر تأثير تزريق گاز خنثي در عمليات نيمه‌جامد (GISS) بر ريزساختار وخواص مكانيكي آلياژ A357 مورد بررسي قرار گرفت و شرايط بهينه¬ براي عمليات GISS بدست آمد. در انجام اين پژوهش دبي ورودي 2، 4 و 6 ليتر بر دقيقه، دماي شروع 610، 615، 625، 635 درجه سانتيگراد و زمان تزريق گاز خنثي آرگون 10 و 20 ثانيه به عنوان سه پارامتر متغير فرآيند انتخاب شد. با بررسي¬هاي ريزساختاري تصاوير حاصل از ميكروسكپ نوري و انجام آناليز تصويري كمي، مشخص شد كه ريزساختار از دندريتي به كروي و غير دندريتي تبديل شده است. نمونه بهينه در شرايط دماي610 درجه‌ سانتيگراد، دبي 4 ليتر بر دقيقه و زمان 10 ثانيه حاصل گرديد و كرويت 70 درصدي با ساختاري ريز دانه به اندازه دانه m47µ را دارد. براي بررسي خواص مكانيكي، آزمايش‌هاي كشش، فشار و سختي انجام شده كه نتايج، بيانگر بهبود خواص مكانيكي نسبت به نمونه شاهد است، به‌طوريكه سختي حدود 12 درصد افت، ولي علي رغم آن، استحكام‌هاي كششي و فشاري افزايش داشته‌اند به‌طوريكه استحكام نهايي كششي براي اين آلياژ در مقايسه با نمونه شاهد با 7%، استحكام تسليم (YS) 5 % و درصد ازدياد طول نسبي (ℇ) 57% افزايش، همراه بوده است. نتايج آزمون فشار نيز در نمونه (G-4-610-10) بيانگر بهبود استحكام نهايي فشاري به ميزان (%28)، استحكام تسليم فشاري (%25) و همچنين كاهش ازدياد طول نسبي (%26) در اثر اعمال فرآيند نيمه‌جامد با دمش گاز خنثي (GISS) است.همچنين با توجه به امكان تركيب فرآيند دمش گاز با ساير روش‌هاي شكل‌دهي و ريخته‌گري، شكل‌دهي نيمه‌جامد (Thixoforming) نمونه بهينه انجام گرديد و خواص مكانيكي در اين نمونه افزايش يافت. واژه‌هاي كليدي: آلياژآلومينيم- سيليسيم- منيزيم، عمليات GISS، فرآيند نيمه‌جامد به روش تزريق گاز خنثي، فاز α-Al، آلياژ A357، ريزساختار كروي و گلبولي

1401/08/08

Effect of insert gas included semi solid process of(Al-Si-Mg) alloy on the microstructure and mechanical properties

8/18/2023 12:00:00 AM

Casting and semi-solid methods are new processes in the production of materials which by using them, due to the creation of a non-dendritic (globular) and uniform microstructure, desirable properties are obtained. One of the methods to achieve the semi-solid slurry is gas included semi-solid process (GISS).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 A357 alloy at different conditions has been studied and the optimal conditions for GISS operation has been obtained. Different parameters such as, the argon gas flow rate of 1, 2, 4 L/min, the injection temperature of 610, 615, 620, 630℃, and the injection duration of 10, 15, 20 seconds have been investigated. . Microstructural study showed that this semi-solid process changed the microstructure of A357 alloy from dendritic to non-dendritic and globular state. The optimal sample was obtained at a temperature of 610 ℃, a flow rate of 4 liters per minute and purging time of 10 seconds, and it has globularity of 70% with a fine grain structure of 47 µm grain size. To examination the mechanical properties, tension, pressure and hardness tests have been carried out, and the results show that the mechanical properties have improved compared to the as-cast sample. The hardness has decreased by about 12%, but despite that, the tensile and compressive strength has increased, so that the ultimate tensile strength for this alloy is 7% compared to the as-cast sample, the yield strength (YS) is 5%, and elongation (ℇ) is 57%.due to GISS process, The results of the pressure test in the sample (G-4-610-10) show the improvement of the ultimate compressive strength by (28%), the compressive yield strength (25%) and also the reduction of elongation (26%).Also, due to the possibility of combining the GISS process with other forming and casting methods, thixoforming of the optimal sample was performed and the mechanical properties of this sample has increased. Key words: A357 aluminium alloy, Gas induced semi solid process (GISS), Microstructure, Globular structure

آلياژآلومينيم- سيليسيم- منيزيم , فرآيند نيمه‌جامد به روش تزريق گاز خنثي , ريزساختار , ريزساختار كروي و گلبولي

A357 aluminium alloy , Gas induced semi solid process (GISS) , Microstructure , globular structure

mohammadreza rezaee

dr saeed shabestari