28273

بررسي تاثير فرآيند شكل‌دهي نيمه جامد بر ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ آلومينيم- 5/4 % مس

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1399

1401/12/2

دكتر شبستري

مهندسي مواد و متالورژي

در دهه‌هاي اخير، به منظور ارتقاي ويژگي‌ آلومينيم و آلياژهاي آن، روش‌هايي جهت توليد قطعات با خواص مكانيكي بهتر ارائه شده است. يكي از انواع اين روش‌ها، فرايند نيمه جامد است؛ فرايند نيمه جامد، روشي است كه مي‌تواند سرعت توليد بالا و كيفيت قطعات را تلفيق كرده و در نتيجه، عملكرد بالا و هزينه مناسب توليد را حاصل كند. يكي از انواع فرايندهاي نيمه جامد، روش SIMA است كه در اين پژوهش از اين فرايند استفاده شده است. طي اين فرايند، پس از ايجاد تنش پسماند اوليه در قطعه مورد نظر، نمونه در دماي مناسب نيمه جامد به مدت زمان مشخصي قرار گرفته و بدين ترتيب، ريزساختار دندريتي اوليه به ريزساختار گلبولي تبديل شده و خواص مكانيكي بهبود مي‌يابد. در اين پژوهش به بررسي تاثير فرايند SIMA و پارامترهاي مختلف آن از جمله مدت زمان نگهداري در منطقه نيمه جامد و درصد تغيير فرم پلاستيك اوليه بر سختي، استحكام و درصد ازدياد طول نسبي نمونه‌هاي آلياژCu 5%/4Al- پرداخته شد. در نهايت افزايش 30 درصدي سختي ملاحظه گرديد كه دليل اين امر، افزايش دانسيته نابجايي‌ها و تنش پسماند باقي مانده در نمونه‌ها در اثر اعمال تغيير فرم پلاستيك و در نتيجه ريزدانگي ساختار مورد نظر مي‌باشد. علاوه بر اين ازدياد طول نسبي نمونه‌هاي قرار گرفته تحت فرايند SIMA، 30 درصد افزايش پيدا كرد كه اين امر به سبب بهبود ريزساختار از نظر كرويت و متوسط اندازه دانه‌ها است. همچنين به دليل بهبود ريزساختار تحت فرايند SIMA، افزايش 35 درصدي استحكام كششي نهايي نمونه‌هاي شكل‌دهي شده به روش نيمه جامد نسبت به نمونه‌هاي ريخته‌گري شده حاصل شد.

1402/02/05

Investigation on the Effect of Semi-Solid Forming on the Structure and Mechanical Properties of Aluminum-4.5% Copper Alloy

2/21/2024 12:00:00 AM

In recent decades, in order to improve the properties of aluminum and its alloys, methods have been presented to produce parts with better mechanical properties. One of these methods is the semi-solid process; The semi-solid process is a method that can combine high production speed and quality of parts and, as a result, achieve high performance and reasonable production cost. One of the types of semi-solid processes is the SIMA method, which is used in this research. During this process, after the initial residual stress is created in the target part, the sample is placed at a suitable semi-solid temperature for a certain period of time and thus, the initial dendritic microstructure is transformed into a globular microstructure and the mechanical properties are improved. In this research, the effect of SIMA process and its various parameters, including the duration of storage in the semi-solid region and the percentage of initial plastic deformation on the hardness, strength and percentage of relative elongation of Cu 5%/4Al-alloy samples were investigated. Finally, a 30% increase in hardness was observed, and the reason for this is the increase in the density of dislocations and the remaining residual stress in the samples due to the application of plastic deformation and, as a result, the fineness of the desired structure. In addition to this, the relative length of the samples subjected to the SIMA process increased by 30%, which is due to the improvement of the microstructure in terms of sphericity and average grain size. Also, due to the improvement of the microstructure under the SIMA process, a 35% increase in the final tensile strength of the samples shaped by the semi-solid method was achieved compared to the cast samples.

فرايند نيمه جامد , خواص مكانيكي , روش نيمه جامد SIMA , آلياژهاي آلومينيم-مس , ريزساختار دندريتي , ريزساختار گلبولي

Semi-solid process , mechanical properties , SIMA semi-solid method , aluminum-copper alloys , dendritic microstructure , globular microstructure

Faeze Kazemi

Dr Saeed Shabestari