عنوان پایان‌نامه
بررسی ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ ریختگی با استحکام بالا ALCu۴Mgبا اضافه کردن عناصر BوZr,Ti
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-ریخته‌گری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 982;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56162
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- حامد کمالی
- استاد راهنما
- مسعود امامی, جعفر راثی زاده غنی
- چکیده
- در این پژوهش تاثیر افزودن مقادیر مختلفی از ماده جوانه زای حاوی تیتانیم-بور (برای اضافه نمودن 5/0-001/0 درصد وزنی تیتانیم) و نیز آمیژان حاوی زیرکنیم (برای افزودن 5/0-05/0 درصد وزنی زیرکنیم) بر پدیده پارگی گرم، ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ ریختگی با استحکام بالای Al-4.5Cu-0.3Mg (wt.%) بررسی شده اند. نتایج این پژوهش نشان داد که این آلیاژ به پارگی گرم حساس بوده و برای جلوگیری از آن، حضور حداقل 05/0 درصد وزنی تیتانیم الزامی است و افزودن زیرکنیم تا 5/0 درصد وزنی نمی تواند حساسیت این آلیاژ را به پارگی گرم کاهش دهد. مطالعات ریزساختاری نشان دادند که پدیده پارگی گرم زمانی در این آلیاژ از بین می رود که اندازه دانه ها به مقدار معینی کاهش یافته و مورفولوژی دانه ها نیز از حالت دندریتی کشیده به هم محور تغییر کند. همچنین افزایش مقادیر تیتانیم (> 05/0 درصد وزنی) و زیرکنیم در این آلیاژها سبب تغییر مورفولوژی و کاهش اندازه متوسط دانه ها نمی گردد که این مساله می تواند به دلیل سرعت سرد شدن زیاد نمونه ها (تقریباً °C/s50) توسط قالب چدنی باشد. نتایج حاصل از آزمون های مکانیکی نشان دادند که افزودن تیتانیم و زیرکنیم به این آلیاژ مقادیر استحکام کششی نهایی (UTS) و سختی را افزایش اما میزان ازدیاد طول را کاهش می دهند. انجام عملیات حرارتی T6 بر روی آلیاژها سختی، استحکام کششی نهایی و میزان ازدیاد طول آلیاژها را به طور همزمان افزایش داد. نتایج آزمون های مکانیکی حاکی از آن هستند که نمونه حاوی 3/0 درصد وزنی زیرکنیم دارای بیشترین مقدار شاخص کیفیت (Quality index) در بین تمام نمونه های مورد بررسی است. بررسی سطوح شکست نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که تمام نمونه ها و در هر دو حالت ریختگی و عملیات حرارتی شده به طور عمده دچار شکست نرم دیمپلی می شوند. به نظر می رسد که در مقادیر بیشتر تیتانیم و زیرکنیم، ذرات Al3Ti و Al3Zr موجود در مرزدانه ها مکان های مستعد برای جوانه زنی ترک باشند.
- Abstract
- Current study was undertaken to investigate the effect of different contents of titanium (0.001-0.5 wt.%) and zirconium (0.05-0.5 wt.%) on the hot tearing, microstructure and mechanical properties of Al-4.5Cu-0.3Mg (wt.%) high strength cast alloy. It was found that this alloy is susceptible to hot tearing and at least 0.05 wt.% Ti was necessary to cure it and addition of Zr up to 0.5 wt.% could not reduce its susceptibility. The microstructural studies of the alloy revealed that to cure hot tearing in the alloy, the grain size should be reduced and the grain morphology must be changed from elongated dendritic to equiaxed grains. Also increasing of Ti (> 0.05 wt.% Ti) and Zr concentrations does not change the grain size and morphology considerably that this may be due to the applied high cooling rate (about 50 ?C/s) by cast iron mould. The results obtained from mechanical testing demonstrated that the addition of Ti and Zr increases both hardness and ultimate tensile strength (UTS) values but reduces elongation. After heat treating, hardness, UTS and elongation of the alloy were improved simultaneously. These investigations on mechanical tests revealed 0.3 wt.% Zr is optimum additive level for improving quality index values. Fracture surfaces via scanning electron microscopy (SEM) revealed that all specimens have predominantly dimple mode ductile fracture in both as cast and heat treated conditions. At higher Ti and Zr contents, Al3Ti and Al3Zr introduced on grain boundaries appear to be the favored path for crack initiation and can be treated as pre-existed microcracks.
