27793

بررسي ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ فوق ريز دانه Al-Ag-Sc فرآوري شده به روش نورد تجمعي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1398

1401/06/28

دكتر جعفريان - دكتر سيدين

دكتر ايواني

مواد و متالورژي

در اين تحقيق به بررسي تاثير فرايند نورد تجمعي وفرآيند رسوب سختي بر ريز ساختار و خواص مكانيكي آلياژAl-Ag-Sc مي¬پردازيم. آلياژهايAl-Ag-Sc به دليل قابليت عمليات حرارتي و رسوب سختي عالي و خواص مكانيكي مناسب به عنوان يكي از آلياژ هاي مهم مطرح شده است. عمليات حرارتي پيرسختي و نورد تجمعي از جمله روشهاي عمده¬ي استحكام بخشي مورد استفاده در آلياژهاي آلومينيوم مي¬باشند. تركيب اين روش¬ها منجربه استحكام بخشي مضاعف مي¬شود. در تحقيق حاضر تلاش شده است تا تأثير فرآيند نورد تجمعي و عمليات حرارتي پيرسختي بر ريز ساختار و خواص مكانيكي آلياژAl-Ag-Sc مورد بررسي قرار بگيرد. بدين منظور نمونه ها در دماي 600 درجه سانتي گراد و به مدت 24 ساعت قرارگرفته سپس در داخل آب كوئيچ شدند. حال به منظور انجام فرآيند رسوب سختي دو مرحله اي، درمرحله اول ابتدا نمونه¬ها در دماي 350 درجه سانتي¬گراد به مدت5000 ثانيه در كوره قرار گرفته و سپس در آب كوئينچ مي¬كنيم و در مرحله دوم نمونه ها تا دماي 250 درجه سانتي گرادبه مدت 5000 ثانيه د ركوره قرارگرفته و سپس در آب كوئينچ مي¬كنيم حال نمونه¬ها تحت فرآيند نورد تجمعي تا 8 سيكل قرار مي¬گيرند. ريز ساختارو خواص مكانيكي آلياژ به ترتيب مورد ارزيابي با ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آزمون سختي سنجي و ميكروسكوپ نوري (OM) توسط ميكروسكوپ نوري قرار گرفتند. تغييرات ريز ساختاري نمونه هاي توليدي توسط آناليز تفرق اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ اكتروني روبشي (SEM) مجهز به طيف سنج اشعه ايكس EDS)) بررسي¬گرديد. خواص مكانيكي نمونه ها بوسيله آزمون هاي كشش ، سايش و ريز سختي در سيكل هاي مختلف فرايند ARB بررسي شد. كيفيت جوش سرد نوردي ايجاد شده در فرآيند نورد تجمعي پيوندي توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد ارزيابي قرارگرفت. پارامترهاي ريز ساختاري نظير اندازه كريستاليت ، ميكروكرنش و چگالي نابه-جايي¬ها در ورق هاي نورد تجمعي شده با به كارگيري روش ريت ولد تخمين زده شد. به منظور ارزيابي خواص مكانيكي، از آزمون¬هاي كشش تك محوري و سختي سنجي استفاده شد. پس از انجام آزمون كشش¬، سطح شكست نمونه¬ها با ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار¬گرفت. نتايج حاكي از ايجاد جوش نوردي مناسب بين لايه¬هاي مختلف به جز لايه¬هاي ايجاد شده در سيكل آخر بود. همچنين اندازه كريستاليت ها نشان از ريزدانه شدن نمونه¬ها با افزايش سيكل هاي نورد تجمعي پيوندي داشت. نتايج حاصل از آزمون¬هاي مكانيكي نشان داد. كه پس از 8 سيكل استحكام كششي و سختي به ترتيب 5/3 و 21/2 برابر نمونه اوليه( آنيل شده) رسيد، در حالي كه ازدياد طول به آرامي¬كاهش پيدا كرد و در سيكل 8 به مقدار 5/1 درصدرسيد. سطح مقطع شكست ميكروسكوپي نمونه¬ي اوليه شامل ديمپل¬هاي عميق و هم محور بود كه نشان دهنده¬ي شكست نرم است. با افزايش سيكل¬ها ، قطر و عمق ديمپل¬ها كم تر شد و شكست نرم جاي خود را به شكست نرم برشي شكست داكتيل داد.

1401/11/08

Investigation of microstructure and mechanical properties of the ultra-fine grained Al-Ag-Sc alloy processed by accumulative roll bonding

9/19/2023 12:00:00 AM

This research investigates the effect of the accumulative roll bonding (ARB) process and precipitation hardening process on the microstructure and mechanical properties of Al-Ag-sc Alloy due to its unique properties, such as casting. Al-Ag-Sc alloys, due to their ability in heat treating and precipitation hardening and suitable mechanical properties, are considered to be one of the essential and widely applicable alloys in strategic industries.Aging heat treatment and ARB are the main strengthening methods used in aluminum alloys. Combining these methods leads to more strengthening, known as thermomechanical operation. This research investigates the effect of ARB and precipitation hardening process on the microstructure and mechanical properties of Al-Ag-sc Alloy. The specimens were annealed for 24 hours at 600 C for this task; then, they were cooled to room temperature inside a furnace. For two-step precipitation hardening, the specimens were first kept for 5000 seconds at 350 C and quenched in water. The specimens were heated to 250 C for 5000 seconds for the second step and then quenched in water. Finally, eight passes of ARB were conducted on the specimens. SEM, OM, and hardness tests were used for mechanical and microstructural analysis. Structural alteration of specimens was measured by XRD and EDS analysis. Specimens' mechanical properties were examined by tensile, wear, and micro hardening tests during different passes of ARB. Moreover, a slight degree of annealing at 150 and 250 C in an oven with an air atmosphere were conducted. Then, the effect of slight annealing on the specimens' microstructure, mechanical properties, and fracture surface was studied. An SEM Microscope was used to examine the quality of cold bonding in ARB. Microstructural parameters such as crystallite size, microstrain, and dislocations density on the sheets were calculated using the RithWeld*** method. After the tensile test, the specimens' fracture surfaces were examined by an SEM, and the results illustrated suitable rolling joints between the layers except in the last cycle. Additionally, the size of the crystallites showed that the samples were fine-grained with increasing ARB cycles. The mechanical test results showed that after 4 cycles, the tensile strength and stiffness reached 4 and 3.8 times that of the annealed samples, respectively. At the same time, the elongation increased slowly and reached 8% in cycle 8. The cross-sectional area of the microscopic fracture of the specimens consisted of deep, coaxial dimples, indicating a soft fracture. As the cycles increased, the diameter and depth of the dimples decreased, and the soft fracture gave way to the soft shear fracture. After the partial annealing process, the strength decreased slightly in the first cycle and significantly decreased in the subsequent cycles.

فرآيند نورد تجمعي , فرآيند رسوب سختي دو مرحله اي , ريز ساختار و خواص مكانيكي , سايش

accumulative roll bonding , wear , microstructure and mechanical properties

mohammad Hasanabadi

Hamid Reza Jafarian - Mohammad HasanAbadi