عنوان پایان‌نامه
خواص خزشی و سایشی آلیاژ منیزیم AZ۹۱ حاوی قلع
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 932;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52369
- تاریخ دفاع
- ۱۱ دی ۱۳۹۰
- دانشجو
- سینا معین درباری
- استاد راهنما
- رضا محمودی, حمیدرضا قاسمی منفردراد
- چکیده
- در این پژوهش، اثر افزودن 5/0، 1 و 2 درصد وزنی عنصر قلع بر رفتار خزشی و تریبولوژیکی آلیاژ منیزیم AZ91 مورد بررسی قرار گرفت. ملاحظه شد که با افزایش مقدار غلظت Sn ریزساختار آلیاژها ریزتر شده و از کسر حجمی ترکیب بین فلزی Mg17Al12 در ریزساختار کاسته می شود. علت این پدیده ها، به ایجاد تحت تبرید غلظتی در حین فرایند انجماد، تاثیر قلع بر نفوذ و میزان حلالیت سایر عناصر آلیاژی و هچنین حضور فاز Mg2Sn نسبت داده شد. رفتار خزشی آلیاژها به روش خزش فروروندگی با فرورونده ی استوانه ای در دماهای 150، 175، 200، 225 و °C 250 و تحت تنش های مختلف (150 تا MPa 850) مطالعه شد. مقاومت به خزش آلیاژهای حاوی Sn از آلیاژ پایه بیشتر به دست آمد. دلایل این امر افزایش استحکام دهی محلول جامد، کاهش کسر حجمی رسوب های Mg17Al12 با پایداری حرارتی پایین و ایجاد فاز Mg2Sn ارزیابی شد. با توجه به مقادیر توان تنشی (9/6-9/4 = n) و انرژی فعال سازی (kJ/mol 3/150-8/-110 = Q) به دست آمده در گستره ی دمایی و تنشی آزمون های این پژوهش، مکانیزم های خزش فعال صعود نابجایی ها و لغزش ویسکوز آن ها تحت کشش اتمسفری از اتم های محلول تشخیص داده شد. رفتار تریبولوژیکی آلیاژها به وسیله ی روش پین بر روی دیسک، تحت نیروی N 20 و در دماهای 25، 100، 150، 200 و °C 250، تحت نیروی N 5 و در دماهای 25، 150، 250 و °C 300، و تحت نیروی N 40 در دمای محیط مورد آزمایش قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش دما نرخ سایش کاهش می یابد. علت آن ایجاد لایه های اکسیدی در دماهای بالا و حضور لایه های منیزیم چسبیده بر روی سطح دیسک فولادی تعیین شد. رفتار سایشی آلیاژهای مورد پژوهش را می توان با توجه ترکیب شرایطی از دما و نیرو به دو رژیم سایش خفیف و سایش شدید تقسیم کرد. در رژیم سایش خفیف، مکانیزم های عمده ی سایش شامل خراشیدگی، اکسیداسیون، لایه ای شدن و ترک های خستگی و مکانیزم های سایش در رژیم سایش شدید شامل تغییرشکل پلاستیک شدید، نرم شدن حرارتی و سیلان خمیری، و چسبندگی تشخیص داده شدند.
- Abstract
- The effect of Sn element addition on the creep and wear behavior of a cast AZ91 magnesium alloy was investigated. The microstructure of the alloys in the as-cast condition was studied using optical and scanning electron microscopy. XRD analyses were performed on selected specimens to reveal the existing phases. The results of microstructural investigations showed that Sn addition can affect the grain refinement of the base alloy. The creep behavior of the alloys was examined by impression tests at temperatures from 150 oC to 250 oC and under constant punching stresses in the range of 150 to 850 MPa. The observed creep rates for the Sn-containing alloys were lower than that of AZ91 base alloy. The higher creep resistance of the AZ91 alloy containing 0.5 and 1 wt.% Sn was attributed to the solid solution hardening effect of Sn and the less volume fraction of ?-Mg17Al12 precipitates in these alloys. For 2 wt.% Sn added AZ91 alloy, in addition, the presence of Mg2Sn particles contributed to the improvement of creep resistance. Creep tests yielded data on stress exponent and activation energy which were in the range of 4.9 to 6.9 and 110.8 to 150.3 kJ/mol, respectively, for all investigated alloys. The change in activation energy with applied stress is indicative of the presence of two parallel creep mechanisms, which is identified as lattice and pipe-diffusion-controlled dislocation climb. Dislocation climb controlled by dislocation pipe diffusion is operant at high stresses, while climb of edge dislocations is the controlling mechanism at low stresses. The tribological characteristics of the alloys were investigated using a pin on disk tribometer under loads of 5 to 40 N, at sliding speed of 0.4 m/s, and at wear temperatures of 25 to 300 oC. The alloys demonstrated almost similar wear rates at the investigated loads and temperatures. It was observed that the wear rates of alloys decreased by increasing temperature. This was attributed to the formation of oxide layers and reduction in the contact area as a result of transferring magnesium layers from pin to the surface of the disk. The sliding wear behavior of the alloys was classified into two main wear regimes, namely a mild wear regime, and a severe wear regime. In the mild wear regime, the dominant wear mechanisms were identified as oxidation and abrasive wear, whereas in the severe wear regime the dominant wear mechanisms were determined to be adhesive wear, thermal softening, and severe plastic deformation. It was indicated that the transition from mild to severe wear is controlled by a combination of temperature and stress factor University of Tehran College of Engineering
