عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر افزودن ایتریم بر رفتار خزشی و خواص مکانیکی آلیاژ منیزیم AZ۸۰
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1023;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58287
- تاریخ دفاع
- ۰۹ مهر ۱۳۹۰
- دانشجو
- نوشین کاشفی
- استاد راهنما
- رضا محمودی
- چکیده
- در این تحقیق اثر اضافه سازی عنصر ایتریم بر ریز ساختار، رفتار خزشی و خواص استحکامی آلیاژ ریختگی منیزیم AZ80 دارای ترکیب شیمیایی اسمی Mg-(7.5-8.0)wt.%Al-(0.35-1.0)wt.%Zn-(0.15-0.5)wt.%Mn مورد بررسی قرار گرفت. عنصر ایتریم در سه درصد وزنی 5/0، 0/1 و 0/2 به آلیاژ پایه اضافه شد. ریز ساختار آلیاژها به وسیله میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفت. آزمون های خزش فرو روندگی در دماهای 423 تا K 523 و سطوح تنشی 150 تا MPa 650 انجام گرفت. توان تنشی و انرژی فعال سازی خزش برای تمام آلیاژها تقریباً یکسان و به ترتیب بین 0/6 تا 8/8 و 90 تا kJ/mol 119 متغیر بود. کاهش انرژی فعال سازی با افزایش تنش اعمالی حاکی از حضور همزمان دو مکانیزم کنترل کننده خزش است. در محدوده تنش های پایین صعود نابجایی ها تحت کنترل نفوذ شبکه ای مکانیزم غالب خزش است، در حالیکه در سطوح تنشی بالا صعود نابجایی ها تحت کنترل نفوذ از هسته نابجایی ها مکانیزم غالب خزش خواهد بود. نتایج آزمون های خزش و پانچ برشی حاکی از بهبود خواص خزشی و استحکامی آلیاژ پایه در اثر افزودن ایتریم تا %0/1 وزنی است. دلیل این موضوع کاهش کسر حجمی فاز Mg17Al12 و ایجاد فاز پایدار Al2Y می باشد. افزودن درصدهای بیشتر ایتریم به دلیل درشت شدن ذرات فاز Al2Y و خوشه ای شدن آن ها موجب افت استحکام و مقاومت خزشی آلیاژ AZ80+2.0Y شده است. بیشترین مقاومت خزشی در دماهای پایین (کمتر از K 448) به دلیل حضور همزمان دو فاز Mg17Al12 و Al2Y و همچنین اثر محلول جامد آلومینیم در زمینه مربوط به آلیاژ AZ80+0.5Y است، در حالیکه با افزایش دما تا K 523 آلیاژ AZ80+1.0Y به دلیل کسر حجمی بالاتر فاز پایدار Al2Y و کسر حجمی کمتر فاز Mg17Al12 بالاترین مقاومت خزشی را در بین بقیه آلیاژها از خود نشان داده است. در آزمون سختی گرم آلیاژ AZ80+1.0Y به دلیل حضور فاز پایدار Al2Y و توزیع مناسب آن در زمینه، بالاترین سختی را در بین تمام آلیاژهای مورد بررسی از خود نشان داده است. همچنین دمای گذار در آلیاژ AZ80+1.0Y نسبت به آلیاژ پایه حدوداً 9 درجه کلوین افزایش داشته است.
- Abstract
- The effects of 0.5, 1.0 and 2.0 wt pct Y additions on the microstructure, creep behavior and mechanical properties of the as-cast AZ80 alloy with the nominal composition of Mg-(7.5-8.0)wt.%Al-(0.35-1.0)wt.%Zn-(0.15-0.5)wt.%Mn were investigated. The microstructure of alloys was studied using optical and scanning electron microscopy. Phase constituents of the samples were characterized by X-Ray diffraction (XRD) and energy-dispersive X-Ray (EDS) analysis. The creep tests were performed at temperatures in the range 423 to 523 K, under punching stress in the range 150 to 650 MPa. Addition of up to 1 wt pct Y improved the creep resistance and mechanical properties of AZ80 due to the formation of Al2Y phase and reduction in the volume fraction of Mg17Al12. At low temperatures up to 473 K, the AZ80+0.5Y alloy had the highest creep resistance among all materials tested, whereas with increasing temperature from 473 K to 523 K, the AZ80+1.0Y alloy had a better performance. This can be attributed to the fact that at low temperatures the presences of Mg17Al12 and Al2Y phases together with solid solution hardening effects of Al in the Mg matrix strengthen the AZ80+0.5Y alloy. At higher temperatures, AZ80+1.0Y with a higher volume fraction of the more thermally stable Al2Y and lower amounts of the less stable Mg17Al12 exhibits better creep behavior. Further addition of Y, however, resulted in the deterioration of creep resistance of AZ80+2.0Y, due to the agglomeration of relatively coarse Al2Y particles, and weaker solid solution hardening caused by Al depletion of the Mg matrix. The stress exponents and activation energies were almost the same for all alloy systems studied, 6.0 to 8.8 and 90 to 119 kJ/mol, respectively. The observed decreasing trend of creep activation energy with stress suggests that two parallel mechanisms of lattice and pipe diffusion- controlled dislocation climb are competing. Climb of dislocations with an additional particle strengthening effect controlled by dislocation pipe diffusion is dominant at high stresses, whereas climb of dislocations is the controlling mechanism at low stresses. Results of hot hardness tests showed that AZ80+1.0Y alloy has maximum hardness values and transition temperature among all of tested materials due to formation and randomly distribution of Al2Y phase.
