عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار خزشی آلیاژهای منیزیم Mg-A۱-Ca توسط آزمون های موضعی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1005;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57647
- تاریخ دفاع
- ۱۲ اسفند ۱۳۹۱
- دانشجو
- امیر اکبری جیردهی
- استاد راهنما
- رضا محمودی
- چکیده
- در این پژوهش خواص خزشی چهار آلیاژ منیزیمی MRI 230D،MRI 153A ، EZ31 و MRI 153M مورد بررسی قرار گرفته است. ریزساختار آلیاژها در حالت ریختگی با میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، XRD و EDS مطالعه شده است. آزمون های خزش فرورونده در دماهای 423، 448، 473 و K 498 و سطوح تنشی 300 تا MPa 850 انجام شده است. همچنین، برای بررسی خواص مکانیکی، آزمون پانچ برشی در دماهای 298، 423، 448، 473، 498 و K 523 انجام شده است. رفتار تنشی در سه آلیاژ اول به دو رژیم تنش بالا و پایین تقسیم شد. با توجه به قانون توانی، توان تنشی و انرژی فعال سازی در آلیاژ MRI 230D به ترتیب برابر با 3/6-7/6 و kJ/mol 85 در رژیم پایین و 6/13-6/14 و kJ/mol 156 در رژیم بالا بدست آمد و خزش نابجایی کنترل شونده به وسیله صعود از طریق هسته نابجایی به عنوان مکانیزم غالب در رژیم پایین و انحراف از قانون توانی به عنوان مکانیزم در رژیم بالا معرفی گردید. در آلیاژ MRI 153A توان تنشی و انرژی فعال سازی به ترتیب برابر با 4/4-8/5 و kJ/mol 86 در رژیم پایین و 9/12-8/14 و kJ/mol 154 در رژیم بالا بدست آمد و خزش نابجایی کنترل شونده به وسیله صعود از طریق هسته نابجایی به عنوان مکانیزم غالب در رژیم پایین و انحراف از قانون توانی به عنوان مکانیزم در رژیم بالا شناسایی شد. در آلیاژ EZ31 توان تنشی و انرژی فعال سازی به ترتیب برابر با 4/4-3/5 و kJ/mol 91 در رژیم پایین و 7/14-6/19 و kJ/mol 162 در رژیم بالا بدست آمد و خزش نابجایی کنترل شونده به وسیله صعود از طریق هسته نابجایی در رژیم پایین و انحراف از قانون توانی به عنوان مکانیزم غالب در رژیم بالا پیشنهاد گردید. در آلیاژ MRI 153M توان تنشی در محدوده ی 1/7-9/7 و انرژی فعال سازی به مقدار kJ/mol 91 بدست آمد و مکانیزم غالب خزش، خزش نابجایی کنترل شونده به وسیله صعود از طریق هسته نابجایی تشخیص داده شد. کم ترین نرخ خزش در بین آلیاژ های بررسی شده به آلیاژ MRI 230D تعلق دارد که علت آن را می توان تشکیل شبکه ای پیوسته از فازهای یوتکتیک، کسر بیشتر فازهای تشکیل شده، عدم حضور فاز ، استحکام دهی محلول جامد عناصر آلیاژی در زمینه و تشکیل احتمالی رسوبات Al_2 C حین خزش عنوان کرد.
- Abstract
- Creep behavior of the MRI 230D, MRI 153A, EZ31, and MRI 153M magnesium alloys was investigated. Optical microscopy, XRD, SEM, and EDS analysis were employed for characterization of the as-cast and after-creep microstructures of the alloys. Room and high temperature mechanical properties were examined by shear punch test (SPT). Impression creep tests were applied in the impression stress range of 300-850 MPa and in the temperature interval of 423-498 K. Creep behavior of the first three alloys was divided into, the low stress regime (I) and the high stress regime (II). For the MRI 230D alloy, the values of stress exponents lie in the ranges 6.3-6.7 and 13.6-14.6 in the low and high stress regimes, respectively. Evaluating of temperature dependence of impression velocity revealed that in both low and high stress regimes, apparent activation energies have negative dependency on applied stresses with average values of 85 and 156 kJ/mol in the low and high stress regimes, respectively. It was suggested that dislocation climb controlled by dislocation pipe diffusion in the low stress regime and power-law breakdown in the high stress regime are dominant deformation mechanisms. In the MRI 153A alloy, the values of stress exponents and average amount of activation energies are, respectively, 4.4-5.8 and 86 kJ/mol in the low stress regime and 12.9-14.8 and 154 kJ/mol in the high stress regime. It was concluded that controlling mechanisms are dislocation climb controlled by dislocation pipe diffusion and power-law breakdown in the low and high stress regimes, respectively. For the EZ31 alloy, stress exponents were found to be 4.4-5.3 and 14.7-19.6 in the respective low and high stress regimes. In both regimes, activation energies show reverse dependence on applied stress with average values of 91 and 162 kJ/mol in the low and high stress regimes, respectively. In accordance with the obtained stress exponents and activation energies, deformation mechanisms were determined as dislocation climb controlled by dislocation pipe diffusion and power-law breakdown in the respective low and high stress regimes. In contrast to the first three alloys, the MRI 153M alloy indicates single stress regime, in which stress exponents lie in the range 7.1-7.9 in the investigated stress and temperature ranges. Apparent activation energies showed a negative stress-dependence with average value of 91 kJ/mol. It is suggested that dislocation climb controlled by dislocation pipe diffusion is prevailing creep mechanism. Creep strength comparison between the studied alloys showed that in the studied temperature and stress ranges, the MRI 230D experiences the lowest creep rate, followed by the MRI 153M, MRI 153A, and EZ31 alloys. Simultaneous associations of highly interconnected and strong (intermetallic) skeleton, more volume fraction of the eutectic phase, ? phase depletion, solid solution strengthening, and Al2Ca precipitation during creep were proposed as predominant causes for better creep resistance of the MRI 230D alloy.
