عنوان پایان‌نامه
تاثیر میش متال و عملیات حرارتی بر ریز ساختار و خواص کششی آلیاژ آلومینیم A۳۵۷
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 909;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50456
- تاریخ دفاع
- ۲۰ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- غزال سیدموسوی
- استاد راهنما
- مسعود امامی, جعفر راثی زاده غنی
- چکیده
- در پژوهش حاضر تأثیر بهسازی شیمیایی با افزودن میش¬متال (تلفیقی از عناصر نادر خاکی (Ce,La,Pr,Nd)) پایه لانتانیم و عملیات حرارتی T6 بر ریزساختار و خواص کششی آلیاژ هیپویوتکتیک آلومینیم- سیلیسیم A357 در مقاطع نازک مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا آلیاژ پایه A357 با استفاده از فلزات خالص Al، Si و Mg تهیه گردید و برای انجام عملیات بهسازی شیمیایی مقادیر مختلفی از میش¬متال (01/0، 03/0، 05/0، 07/0، 1/0، 3/0، 5/0، 7/0 و 1 درصد وزنی) به آن افزوده شد. کلیه نمونه‌ها در یک قالب چدنی پیش‌گرم شده با مقطع نازک (به قطر 6 میلی¬متر و با سرعت سرد شدن °C/s50) ریخته‌گری شدند و بر روی نیمی از نمونه¬های حاوی مقادیر مختلف میش¬متال، عملیات حرارتی T6 که شامل عملیات انحلال (نگهداری در دمای °C540 به مدت 8 ساعت)، سریع سرد کردن در آب و عملیات پیرسازی (نگهداری در دمای °C170 به مدت 7 ساعت) است، صورت گرفت. بررسی¬های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی مجهز به نرم افزار آنالیز کمی صورت گرفت. با توجه به نتایج این بررسی¬ها، بیشترین میزان بهسازی فاز سیلیسیم یوتکتیک در حضور 1/0 درصد وزنی میش¬متال ایجاد شد. در واقع در آلیاژ حاوی 1/0 درصد وزنی میش¬متال، سطح، طول و نسبت طول به عرض ذرات سیلیسیم یوتکتیک بیشترین کاهش را داشتند. این در حالی است که افزودن مقادیر بالاتر از 1/0 درصد وزنی میش¬متال، باعث تشکیل ترکیب بین فلزی Al-Si-La شده و از میزان بهسازی میش¬متال کاست. از سوی دیگر اعمال عملیات حرارتی T6 بر آلیاژ، باعث ریز و کروی شدن تیغه-های سیلیسیم یوتکتیک شده و از این طریق ریزساختار آلیاژ را اصلاح نمود. اعمال همزمان بهسازی شیمیایی و بهسازی حرارتی باعث تشدید اثر هر کدام از دو عامل شد. به منظور بررسی اثر بهسازی میش¬متال و عملیات حرارتی بر روی خواص کششی آلیاژ A357 از پارامتری به نام شاخص کیفیت (Q.I.= UTS + 150× Log (elongation)) استفاده شد. نتایج بدست آمده همچنین نشان داد که افزودن میش¬متال تا 1/0 درصد وزنی یا اعمال عملیات حرارتی و یا اعمال همزمان آن¬ها به دلیل اصلاح مورفولوژی نامطلوب فاز سیلیسیم یوتکتیک، منجر به بهبود خواص کششی آلیاژ شد. کاهش خواص کششی در حضور مقادیر بالاتر میش¬متال را می¬توان ناشی از تشکیل ترکیب¬های بین فلزی مخرب دانست. نتایج شکست¬نگاری نیز نشان داد که با افزودن میش¬متال تا 1/0 درصد وزنی، مکانیزم شکست از ترد به نرم تغییر یافت. دلیل این امر را می¬توان کاهش اندازه و در نتیجه افزایش تعداد دیمپل¬ها در سطح شکست آلیاژ دانست. از سوی دیگر، در مقادیر بالاتر میش¬متال، در سطوح شکست نمونه¬ها صفحات شکست کلیواژی مشاهده شد که بیانگر شکست ترد آلیاژ است. اعمال عملیات حرارتی T6 از طریق ریز و کروی کردن ذرات سیلیسیم یوتکتیک سبب شکست نرم-تر آلیاژ شد.
- Abstract
- The effects of La-based mischmetal (a combination of rare earth elements) and T6-heat treatment on the microstructure and tensile properties of A357 Al-Si casting alloy have been investigated in this study. First A357 alloy was prepared by using pure Al, Si and Mg. Then mischmetal was added to the alloy directly in different levels (0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.1, 0.3, 0.5, 0.7 and 1 wt.%). All the samples solidified in thin-section permanent mould, which were preheated up to 200 °C. The alloy was also subjected to solution (540 °C for 8 h) and aging (170 °C for 7 h) heat treatment to investigate its effect on the characteristics of eutectic Si particles and tensile property of the alloy. The microstructures of specimens were examined by using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) and image analysis. According to microstructural results, the most improvement in the modification of eutectic silicon phase was achieved by the addition of 0.1 wt.% mischmetal. Higher contents of mischmetal led to the formation of Al-Si-La intermetallics. On the other hand, applying T6-heat treatment spherodize the silicon particles and thus modify the microstructure of the alloy. Adding mischmetal and applying heat treatment simultaneously intensify the modification effect of each of them. The tensile testing was employed to measure the quality index (Q.I. = UTS + 150× log (elongation)) of the alloy for evaluating the modification efficiency of the alloy with different mischmetal contents. The results revealed that the addition of mischmetal (<0.1wt.%) or application of heat treatment or both together to thin section specimens could improve the tensile properties of the alloy. The reduction in both tensile strength and ductility after the addition of higher contents of mischmetal was found to be due to the formation of AlSiLa intermetallics in the microstructure. The results of fractography showed that mischmetal in its optimum level changed the fracture mode from brittle to ductile. This is due to the reduction in dimples’ size. Mischmetal in its higher contents led to the formation of cleavage planes in the fracture surface and thus more brittle fracture. Further results by applying T6-heat treatment showed the enhancement of the alloy.
