عنوان پایان‌نامه

بررسی تحولات زیر ساختاری وخواص مکانیکی دمای بالا آلیاژمنیزیم حاوی ایتریم



    دانشجو در تاریخ ۳۱ شهریور ۱۳۹۴ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "بررسی تحولات زیر ساختاری وخواص مکانیکی دمای بالا آلیاژمنیزیم حاوی ایتریم" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    مهندسی مواد-شناسائی‌-انتخاب‌ وروش ساخت موادمهندسی
    مقطع تحصیلی
    کارشناسی ارشد
    محل دفاع
    کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1230;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71764
    تاریخ دفاع
    ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
    دانشجو
    مسعود مرادجوی همدانی
    استاد راهنما
    عباس زارعی هنزکی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    در سال های اخیر مطالعات وسیعی روی تغییرشکل گرم آلیاژهای منیزیم به‌ خصوص آلیاژهای سری AZ، AM و ZK صورت گرفته است. با این‌حال استفاده از آلیاژهای متداول منیزیم با محدودیت هایی همچون خواص مکانیکی ضعیف در دماهای بالا و ناهمسانگردی رفتار مواجه است. برای از بین بردن این محدودیت ها از افزودن عناصر نادرخاکی به آلیاژهای منیزیم استفاده شده است. در این پژوهش عملیات حرارتی هم‌دما در محدوده دمایی نیمه جامد آلیاژ Mg-Y-RE-Zr مورد مطالعه قرارگرفته است. میزان زیرکونیم بالاتر از استاندارد معادل 9/1 درصد وزنی برای آلیاژ مورد بررسی انتخاب شد تا بتوان از خاصیت جوانه زایی زیرکونیم در ترکیب آلیاژ و در جهت ایجاد یک ساختار هم محور بهره برد. در ادامه تأثیر متغییرهای فرآیند در محدوده نیمه جامد بر تحولات ریزساختاری آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش دما و زمان نگهداری باعث افزایش کسر مذاب، فاکتور شکل و همچنین اندازه گلبول ها شده است. درحین عملیات حرارتی در محدوده نیمه جامد کاهش سینتیک رشد گلبول های جامد به علت حضور ذرات ریز زیرکونیم در اطراف گلبول ها و در نتیجه قفل‌شدن مکانیکی مرز توسط این ذرات نسبت داده شده است. در نهایت شرایط بهینه به منظور دستیابی آلیاژی با ساختار هم محور، دمای C?620 و زمان 30 دقیقه تعیین شد. در ادامه تأثیر دما و نرخ کرنش بر تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی آلیاژ عملیات حرارتی شده در بازه دمایی 600 تا C?620 و نرخ کرنش های 1-10، 2-10 و1-s 3-10 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در اثر جادهی کرنش توسط فاز جامد در محدوده دمایی نیمه جامد، پدیده هایی مانند لغزش فاز جامد، تبلورمجدد دینامیک و سیلان فاز مذاب می تواند رخ دهد. در نرخ کرنش های اندک و دماهای پایین که زمان کافی برای توزیع یکنواخت فاز مذاب در بین کره های جامد وجود دارد، گلبول ها به‌راحتی روی‌هم لغزش کرده که در نتیجه باعث کاهش تنش لازم برای تغییرشکل می شود. در دمای C?620 به دلیل افزایش کسر حجمی فاز مذاب، حین تغییرشکل سیلان این فاز از مناطق میانی نمونه به سمت مناطق مجاور رخ داده است. در این حالت در تمامی نرخ کرنش ها وجود یک پیک تنشی قابل‌رؤیت بوده و به دنبال آن سطح تنش افت کرده و در کرنش‌های میانی مجدد تنش افزایش‌ پیدا می کند. این رفتار مشاهده شده بر اساس نقش فاز مذاب در توزیع کرنش و میزان کرنش جادهی شده توسط فاز جامد مورد بحث قرار گرفته است. عوامل فوق منجر به کسر تبلورمجدد کمتر در آلیاژ هم محور نسبت به آلیاژ اولیه با ساختار ریختگی شد. کلمات کلیدی: آلیاژهای منیزیم؛ عناصر نادرخاکی؛ عملیات حرارتی نیمه جامد؛ نرخ درشت شدن؛ تغییرشکل نیمه جامد
    Abstract
    In recent years, many studies have been conducted on the hot deformation behavior of magnesium alloys particularly AZ, AM and ZK series. However the conventional magnesium alloys exhibit conspicuous disadvantages such as anisotropic mechanical behavior as well as poor mechanical properties at high temperatures. These drawbacks could be effectively condensed by adding a proper amount of rare earth (RE) elements to the magnesium alloys. In the present study, a Mg-Y-RE-Zr alloy was isothermally heat treated in semi-solid region to explore the possible improving effect on the final microstructure. The chemical composition of the experimental alloy was chosen with a high content of Zr (1.9 wt. %) to take advantages of its grain refinement capabilities in solved and dissolved conditions. Accordingly the experimental material possessed a fine equiaxed non-dendritic as-cast structure. The effects of holding time and temperature in the semi-solid region were evaluated on the microstructural evolution through applying isothermal heat treatment. The results indicated that increasing the isothermal temperature and holding time would increase the liquid fraction, shape factor and particle size. A lower coarsening rate of solid particles observed in the present work is related to the dragging effects of redistributed Zr-rich particles. Furthermore the results suggested that the microstructure with optimum characteristics would be achieved by holding the material 30 min at 620 ?. Also the effects of temperature and strain rate on the deformation behavior of the optimized semi-solid microstructure at 570, 595 and 620 ? and strain rates 0.1, 0.01, 0.001s^(-1) were studied. The results showed that ?-Mg matrix can accommodate the strain through sliding between the solid particles, dynamic recrystallization and lubricated flow behavior. The results showed that at low strain rate there is more time for the liquid phase to distribute uniformly along the grain boundaries, which may associate with an easy motion of the solid particles. It was realized by the microstructural observation that an equiaxed initial microstructure may result in a lower recrystallization fraction in the deformed material, comparing to an as-cast microstructure. The Latter is discussed relying on the fact that presence of continuous liquid phase along the grain boundary assists in strain accommodation during hot deformation of the experimental material. Keywords: magnesium alloys; rare earth; semi-solid heat treatment; coarsening rate; semi-solid deformation