عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار مکانیکی و بافت کریستالی آلیاژ
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-شکل‌دادن فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 39981;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 724
- تاریخ دفاع
- ۲۷ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- یونس رادی
- استاد راهنما
- رضا محمودی
- چکیده
- چکیده آلیاژ AZ31 و کامپوزیت حاوی 5/0، 0/1 و 0/2 درصد وزنی ذرات آلومینا در ابعاد نانومتر از طریق روش ریخته¬گری تولید گردیدند. فرایند اکستروژن در دمای C° 365 با نسبت 5/11 به 1 و با ابعاد نهاییmm 11×11 انجام شد. مواد اکسترود شده توسط فرایند فشردن در قالب زاویه¬ای با مقاطع یکسان (ECAP) در دمای C° 227 با استفاده از قالب با زاویه داخلی °90 و قوس خارجی °20 که منجر به اعمال کرنش یک می¬گردد، فراوری گردیدند. مسیرهای ECAP مورد استفاده شامل A، بدون چرخش بین پاسی، و BC، با چرخش پیوسته °90 بین پاسی، در 4 پاس را می¬باشند. نورد نیز به عنوان فرایند ثانویه بر روی مواد فراوری شده با ECAP در دمای C ° 400 در پاسهای متعدد اعمال شد. مواد ECAP شده به منظور بررسی نقش ذرات افزوده شده از طریق دو مسیر با زمان ثابت 1800 ثانیه در بازه دمایی C° 500-200 و در پنج دمای انتخاب شده از بازه فوق برای مدت زمان 30000-300 ثانیه آنیل گردیدند. آنیل اول به منظور بررسی رفتار کلی کامپوزیت در مقایسه با آلیاژ زمینه و رژیم دوم فقط بر روی کامپوزیت اعمال گردیده و بصورت کمی مقدار اثر قفل¬کنندگی بررسی گردید. ریزدانگی در هر دو فرایند اکستروژن و ECAP مشاهده شده و در کامپوزیت حاوی 2% ذرات، دوگانگی توزیع اندازه¬دانه مشاهده گردید که با آنیل ثانویه این پدیده شدت یافت. آنیل در زمان ثابت سه بازه با انرژیهای فعال¬سازی متفاوت را برای آلیاژ زمینه ارائه داد که با افزودن ذرات این مقادیر افزایش یافتند. آنیل در دماهای ثابت و زمانهای نامحدود فیزیکی باعث گردید که انرژی فعال¬سازی برای دو بازه متفاوت دماهای بالا و پایین بدست آید که مطابق با مشاهدات گزارش شده برای اثر قفل¬کنندگی ذرات می¬باشد. بافت کریستالی برای گستره وسیعی از مواد فراوری شده بررسی شده و نتایج حاکی از فعال شدن سیستمهای منشوری و مخصوصا هرمی بوده که می تواند به تغییر در مکانیزمهای تبلورمجدد مربوط باشد. به منظور بررسی دقیق¬تر بارگذاری تک¬محوری کششی تا کرنش 5% برای کامپوزیت و آلیاژ زمینه و فشاری با کرنشهای 10، 20% و کرنش شکست برای کامپوزیت با کرنش شکست برای آلیاژ زمینه اعمال شده و بافت حاصل اندازه¬گیری گردید. فعال شدن دوقلویی کششی منیزیم با افزودن ذرات کاهش یافته و دوقلویی فشاری در بعضی جهات افزایش فعالیت و در جهات دیگر کاهش نشان می¬داد. این مطلب می¬تواند به تمرکز تنش ناشی از واکنش ذرات و نابجاییها در داخل دانه¬ها مربوط باشد.
- Abstract
- Three different amounts of alumina particles, 0.5, 1 and 2 wt. percent, 40-50 nm in diameter were added to the AZ31 magnesium melt by stir-casting method. The as-cast billets were annealed for 1 hour at 673 K and then extruded with an extrusion ratio of 11.5 at 628 K. Extruded billets were cut into 8 cm in length and then ECAPed at 500 K. The ECAP die having 90? internal angle and 20? outer arc curvature could impose a true strain of about 1 at each passage. The ECAP routes of A and BC with respectively were used no rotation between passages and 90? continuous rotation in one direction. Microstructural investigation of the extruded and ECAPed material in the BC route revealed considerable grain refinement in the cross section perpendicular to the pressing direction. The grain size distribution of the ECAPed samples having 2% nano-particles was significantly different from other samples and thus it was investigated by post-annealing treatments. Annealing of this condition produced bimodal grain size distribution which could be related to the strain inhomogeneities. Thermal stability of the AZ31 and AZ31-1% Al2O3 composite was also studied using two kinds of annealing treatments including isochronal annealing at 473-773 K for 1800 seconds, and isothermal annealing at five selected temperatures for 300-30000 seconds. The grain growth activation energy increased in the presence of alumina particles due to their pinning effect. Considering the pinning effect of particles, constants of the Burke’s grain growth equation were obtained. The textural studies of the samples revealed an increase in the intensity of prismatic and basal pole figures in the presence of particles for extruded samples. The measured ODF results of the ECAP-A showed no changes of textural components in the presence of particles. This could be related to the large strain on the planes during the shearing of the material during ECAP. In contrast to these results, some textural changes were detected for the BC route. Inclination of pyramidal type-II planes to the slip direction was detected from the ODF results. For more investigation, texture evolution of the BC route after uniaxial tension and compression were measured. Tension textures in the presence of particles showed more inclination of pyramidal type-II planes to the slip direction, while the compression textures revealed an opposite effect. Rolling as a secondary process was conducted on the ECAPed samples for the investigation of both initial texture and particles effects on the texture. Mechanical properties of the produced materials were studied by the shear punch test. The obtained results were in good agreement with each other. The microhardness of the ECAPed composite and the base alloy was measured with 200 gr load and a holding time of 15 seconds. The Hall-Petch relationship revealed an increase in the lattice friction stress with the addition of nano-particles. Key words: Magnesium, Alumina, AZ31, ECAP, Texture, ODF, Hall-Petch.
