عنوان پایان‌نامه
بررسی تحولات ریز ساختاری و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ فر آوری شده به روش اکستروژن معکوس
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 900;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49347
- تاریخ دفاع
- ۰۷ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمدرضا رکنی
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی
- چکیده
- چکیده آلیاژهای آلومینیوم گروه xxx7 (Al-Zn-Mg-Cu)، به دلیل برخورداری از نیبت استحکام به وزن بالا، دانسیته پایین و مقاومت به خوردگی تنشی بالا کاربردهای زیادی را در صنایع هوافضا، خودروسازی و سایر صنایع به خود اختصاص داده اند. بررسی رفتار تغییرشکل گرم این گروه آلیاژی، که از جمله آلیاژهای عملیات حرارتی¬پذیر و کارپذیر آلومینیوم به شمار می¬روند، به منظور افزایش شکل پذیری و همچنین بهینه سازی فرآیند تغییرشکل آنها مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینوم 7075 فرآوری شده به روش اکستروژن معکوس، به عنوان یک فرآیند تغییرشکل نهایی ، مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، ابتدا مشخصه¬های آلیاژ 7075 از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این بعلت وجود عناصری همچون روی، منیزیم و مس در این آلیاژ می باشد. این عناصر سبب پیدایش خواص رسوب سختی بالا و استحکام ویژه بالا می¬گردند. تغییر شکل آلیاژهای آلومینیوم، شدیداً متاثر از دما و نرخ کرنش می¬باشد. در تحقیق حاضر، ابتدا برای بررسی تاثیر این متغیرها بر خواص مکانیکی و متالوژیکی آلیاژ 7075 آلومینیوم، فرآیند تغییرشکل گرم این آلیاژ، توسط آزمایش فشار گرم، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، تمام نمونه¬های استوانه ای تست فشار در دماهای 450، 500، 520، 550 و C°580 و نرخ کرنش¬های 004/0، 04/0 و S/1 4/0 تحت آزمایش قرار گرفتند. در پایان این مرحله بررسی¬های میکروساختاری نوری انجام گرفت و به منظور اندازه¬گیری در فاز مایع موجود در ریزساختار از روش آنالیزگر تصویری استفاده شد. نتایج نشان داد که مکانیزم ترمیم اصلی در این آلیاژ در محدوده دمایی در نظر گرفته شده و دماهای مربوط به منطقه جامد تبلور مجدد دینامیکی و در منطقه مربوط به نیمه جامد، نرم شدن ناشی از حضور مایع می¬باشد. میزان انرژی اکتیواسیون برای تمامی نمونه ها مابین 240 تا KJ/mol260 بدست آمد که نشان¬دهنده وقوع تبلور مجدد دینامیکی است. بعد از این مرحله که رفتار آلیاژ در دماهای بسیار بالا مشخص شد، اثر دمای اکستروژن معکوس، قطر و سرعت سمبه بر مشخصه¬های ریزساختاری و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم 7075 مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور عملیات اکستروژن معکوس در شش دمای 450، 500، 520، 550، 580 و ?C600 تحت قطر سمبه¬های 12 و mm15 و سرعت¬های تغییرشکل 5 و mm/min25 انجام پذیرفت و به منظور بررسی خواص مکانیکی نهایی آلیاژ، آزمایش¬های پانچ برشی در دمای اتاق برنامه¬ریزی و اعمال گردید. نتایج بدست آمده نشان می¬دهند که به طور کلی با افزایش دمای اکستروژن معکوس در هر محدوده دمایی جامد و نیمه جامد، درصد ازدیاد طول تا شکست افزایش و مقادیر استحکام تسلیم و استحکام کششی کاهش می¬یابد. نتیجه اخیر به وقوع پدیده‌ی رشد دانه های تبلورمجدد یافته و حل شدن بیشتر رسوبات باقی مانده با افزایش دما نسبت داده شد. اما در تمامی دماهای مربوط به محدوده جامد (C°520-450)، با افزایش در قطر و سرعت تغییرشکل، درصد ازدیاد طول تا شکست کاهش یافته است. استحکام کششی و تسلیم نیز در همین محدوده، با افزایش سرعت سمبه افزایش، ولی با تغییر در قطر پانچ محسوسی نمی¬کنند. تغییرات در درصد ازدیاد طول تا شکست در محدوده نیمه جامد بر همان مبنا باقی مانده، ولی استحکام کششی و تسلیم روند دیگری را نشان می¬دهند و با افزایش سرعت تغییرشکل در قطر سمبه ثابت افزایش و افزایش قطر سمبه در سرعت ثابت کاهش می¬یابند. با تغییر در سرعت سمبه در این محدوده، اندازه دانه کروی شده کاهش یافته و همین موضوع به افزایش در درصد ازدیاد طول، استحکام تسلیم و کششی کمک می¬کند. در حالیکه با افزایش قطر سمبه ، درصد مایع بیشتری وارد دیواره فنجان شده و همین موضوع باعث ازدیاد حوضچه¬های مایع و در نهایت باعث تسریع تشکیل حفره¬های ناشی از حضور مایع در این مناطق می¬شود.
- Abstract
- Abstract:Abstract The deformation behavior and microstructural evolution of a 7075-T6 alloy have been investigated through applying hot compression tests at different temperatures and strain rates(450. 500, 520, 550, 580c and 0.004 and 0.04s-1). The peak stress levels in different conditions were extracted from the related true stress- true strain curves.different dynamic recrystallization(DRX)mechanisms including continuous, discontinuous and geometrical ones were proposed to justify the corresponding results of various thermomechanical processing conditions. Furthermore, the results indicated that the recrystallized structure had been spheroidized in the semi- solid temperature range due to the liquid pressure and their sizes were reduced with increasing the strain, rate. Also the valuable relationships are used as a calculation basis to simulate the materials flow responses. A set of constitutive equations for 7075 Al alloy have been proposed employing an exponent-type equation. The related material constants(i.e.,A,n and a) as well as the activation energy Q for each temperature regime(solid and semisolid) have been determined. Furthermore, a change in deformation mechanism has been realized in the semi-solid temperature range. This has been related to the onset of lubricated flow mechanism during processing. The present work is focused on the microstructural evolution and mechanical properties of 7075 aluminum alloy processed by backward extrusion at different deformation conditions. Backward extrusion tests were carried out at temperature range of 450-600 using different punch diameters (12and 15 mm) and punch velocity(5 and 25 mm/min).the results indicated that during the high-temperature back extrusion process in solid temperatures, the combination of different recrystallization mechanisms may contribute to the formation of new recrystallized grains. The recrystallization and partial melting (RAP)route was used to obtain the semi-solid feed stock for thixoforming. A small specimen technique(shear punch testingmethod) was employed to evaluate the mechanical properties of hot back extruded alloy at room temperature. The shear punch test results indicted that the higher room temperature strength and lower ductility may be achieved by the lower deformation temperature, the higher punch velocity and punch diameter in the range of 450-520. In addition the back extruded microstructure mostly consist of semisolid grains which have been elongated along extrusion direction, and the final semisolid grain size is reduced by lower deformation temperature and higher equivalent strain due to providing higher imposed shear on liquid phase which could segment the grains. The change of room temperature mechanicaql properties in both temperature regime attributes to alteration of microstructure which involves different phenomena such as grain refining dissolution of precipitates and liquid fraction
