28201

بررسي اثر عمليات حرارتي رسوب سختي طبيعي و مصنوعي بر ريزساختار و مقاومت به ضربه آلياژ آلومينيم 2324

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي-شناسايي و انتخاب مواد فلزي

1399-1401

1401/12/13

دكتر سعيد شبستري- دكتر سيد حسين رضوي

مواد و متالورژي

آلياژ آلومينيم 2324 از آلياژهاي سري 2000 و از خانواده آلياژهاي 2024 است كه ميزان ناخالصي و عناصر Fe و Si آن نسبت به آلياژهاي 2024 بهسازي شده است و خواص مكانيكي بهتري نظير استحكام كششي، تنش تسليم، چقرمگي شكست و درصد ازدياد طول نسبي بالا، از خود نشان داده است. در اين پژوهش به منظور بهبود خواص مكانيكي، عمليات پيرسازي طبيعي و مصنوعي بر روي آلياژ 2324 اعمال شده است. ابتدا نمونه‌هايي از اين آلياژ در دماي 480℃ به مدت 4 ساعت تحت عمليات محلول سازي قرار گرفت و سپس بلافاصله در آب كوئنچ شد. تعدادي از اين نمونه‌ها تحت روند پيرسازي طبيعي به مدت 40 روز و تعدادي از نمونه‌ها نيز تحت روند پيرسازي مصنوعي در دو دماي 170℃ و 190℃ حداكثر به مدت 15 ساعت قرار گرفتند. نتايج سختي سنجي نشان داد كه سختي نمونه پيرسازي طبيعي شده بعد از 5 روز به مقدار بيشينه HB134 رسيده و سپس ثابت مانده است و نمونه‌هاي پيرسازي مصنوعي شده در دو دماي 170℃ و 190℃ نيز پس از 10 ساعت به‌ترتيب به بيشينه سختي HB122 و HB130 رسيدند و پس از آن دچار كاهش سختي در زمان 15 ساعت شدند. در نتيجه نمونه پيرسازي شده طبيعي به مدت 5 روز و نمونه پيرسازي شده مصنوعي(h10/190℃) جهت مشاهده تغييرات ريزساختاري توسط روش‌هاي OM، XRD و SEM-EDS مورد بررسي قرار گرفتند كه در آن‌ها حضور فازهاي رسوبي Al2Cu، Al2CuMg مشاهده شده است. به جهت تعيين ميزان مقاومت به ضربه، آزمايش ضربه شارپي در دماهاي اتاق، صفر و 78℃- بر روي نمونه‌هاي پيرسازي شده، اعمال شد. نتايج اين آزمايش در نمونه‌هاي پيرسازي شده طبيعي در محدوده 20تا 22 ژول و در نمونه‌هاي پيرسازي شده مصنوعي 20 تا 24 ژول اندازه‌گيري شد. همچنين آزمايش كشش در دماي محيط به منظور بررسي تغييرات حاصله در خواص مكانيكي نمونه‌هاي پيرسازي شده انجام شد. تنش تسليم و استحكام كششي نهايي به‌ترتيب در نمونه پيرسازي شده طبيعي411 و555 مگاپاسكال و در نمونه پيرسازي شده مصنوعي 410 و511 مگاپاسكال اندازه‌گيري شد. در نهايت با استفاده از داده‌هاي حاصل از آزمايش ضربه و كشش در دماي محيط و قرار دادن اين داده‌ها در روابط محاسباتي موجود ميان چقرمگي شكست و انرژي ضربه، مقادير ممكن براي چقرمگي شكست اين نمونه‌ها محاسبه شد.

1402/01/30

Investigation on the Effect of Natural and Artificial Precipitation Hardening Heat treatment on the Microstructure and Impact Strength Resistance of Al 2324 Alloy

3/3/2024 12:00:00 AM

Al2324 alloy is one of the 2000 series alloys and from the 2024 family of alloys, whose impurity and Fe and Si elements have been improved compared to 2024 alloys, and better mechanical properties such as tensile strength, yield stress, fracture toughness and high percentage of relative elongation, from has shown itself. In this research, in order to improve the mechanical properties, natural and artificial aging operations have been applied on 2324 alloy. First, this alloy was subjected to solution treatment at 480℃ for 4 hours and then immediately quenched in water. Some of the quenched alloy samples were subjected to natural aging process at ambient temperature for 40 days and some samples were subjected to artificial aging process at 170℃ and 190℃ maximum for 15 hours. In order to investigate the structural changes caused by aging, the hardness of these samples was measured in certain time intervals and the results showed that the hardness of the normalized aging sample reached the maximum value of 134HB after 5 days and then remained constant and the aging process in it was It is over and artificially aged samples at two temperatures of 170℃ and 190℃ reached the maximum hardness of 122HB and 130HB after 10 hours, respectively, and then experienced a decrease in hardness after 15 hours. As a result, the sample aged naturally for 5 days and the sample artificially aged at 190℃ for 10 hours were analyzed by OM, XRD and SEM-EDS methods to observe the microstructural changes. In order to determine the impact resistance of these samples, the Charpy impact test with a V shaped groove was applied at room temperatures, zero and -78℃. Also, the tensile test was performed at ambient temperature in order to check the changes in the mechanical properties of the aged samples. Finally, by using the data obtained from the impact and tensile tests at ambient temperature and placing these data in the existing calculation relationships between fracture toughness and impact energy, the possible values for the fracture toughness of these samples have been calculated.

آلومينيم2324، پيرسازي طبيعي، پيرسازي مصنوعي، آزمايش ضربه شارپي، آزمايش كشش، چقرمگي شكست

al 2324, natural aging, artificial aging, charpy impact test, tensile test, fracture toughness

Sahra Sagheb Haji Darvish

Dr. Prof. S.G. Shabestari - Dr. S.H. Razavi