عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر کلسیم و آنتیوموان به رفتار خزشی آلیاژ منیزیم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40019;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 729
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- بابک کندری
- استاد راهنما
- رضا محمودی
- چکیده
- در این تحقیق اثر اضافه سازی کلسیم و آنتیموان بر رفتار خزشی آلیاژ منیزیم AM60 با ترکیب شیمیایی اسمی Mg-6.0 wt.% Al-0.3 wt.% Mn مورد بررسی قرار گرفت. ریزساختار آلیاژهای مورد نظر در حالت ریختگی و بوسیله میکروسکوپ نوری ، SEM و XRD مورد بررسی قرار گرفت. بررسی¬های ریزساختاری و سختی¬سنجی بعد از آنیل نشان داد که هر دو عنصر کلسیم و آنتیموان پایداری حرارتی آلیاژ پایه را افزابش می¬دهند. آزمون‌های خزش فروروندگی در دماهای 423، 448، 473، 498 و K 523 و سطوح تنشی 150 تا MPa 750 انجام گرفتند. در دماها و تنش¬های پایین، توان‌های تنشی بدست آمده برای آلیاژ پایه تابع دما بوده و از مقداری حدود 0/6 در دمای K423 به مقداری نزدیک 4 در دمای K523 افت نشان داد. ضمن آنکه مقادیر انرژی¬های فعال¬سازی مربوط به خزش آلیاژ پایه در محدوده انرژی نفوذ از طریق هسته نابجایی¬ها برای منیزیم بود (kJ/mol 80Q~). این مقادیر انرژی فعال¬سازی همراه با توان‌های تنشی بدست آمده، خزش نابجایی¬ها تحت کنترل نفوذ از طریق هسته نابجایی¬ها را بعنوان مکانیزم خزشی پیشنهاد می‌نماید. در محدوده تنش¬ها و دماهای بالاتر، توان تنشی بالا (نزدیک 12) و انرژی فعال¬سازی اندکی بیش¬تر از انرژی نفوذ در خود برای اتم¬های منیزیم بدست می¬آید، که به انحراف از قانون توانی نسبت داده شد. مطالعه ساختار آلیاژ پایه بعد از خزش نشان از کشیدگی و فشردگی شدید و حتی شکستگی ذرات فاز دوم ?-Mg17Al12 در امتداد مسیر تغییر شکل را داشت که این خود ناتوانی این رسوبات، در جلوگیری از تغییرشکل را ثابت کرد. نتایج خزشی آلیاژهای حاوی کلسیم و آنتیموان نشان از بهبود مقاومت خزشی این آلیاژها نسبت به آلیاژ پایه را داشت. بهبود مقاومت خزشی در آلیاژهای حاوی کلسیم به تشکیل ذرات Al2Ca که از پایداری حرارتی قابل ملاحظه‌ای برخوردارند نسبت داده شد. این ذرات سدی پایدار در برابر حرکت نابجایی‌ها در حین خزش محسوب می‌شوند و در حین تغییر شکل دچار شکستگی و یا گسستگی نمی¬شوند. بهبود مقاومت خزشی در آلیاژهای حاوی آنتیموان به شکل¬گیری ترکیبات بین فلزی Mg3Sb2 با مورفولوژی میله¬ای نسبت داده شد. این ترکیبات با پایداری حرارتی قابل ملاحظه، مانعی محکم در برابر حرکت نابجایی¬ها و نیز تغییر شکل نواحی مرزی به شمار می‌روند.
- Abstract
- The effect of Ca and Sb additions on thermal stability and creep properties of AM60 alloy with the nominal composition of Mg-6wt.% Al-0.3wt.% Mn was investigated. The microstructure of alloys in as-cast and heat treated conditions was studied using optical and electron microscopy (SEM). XRD analyses were performed on selected as-cast specimens to reveal the existing phases. The results of microstructural investigation and hardness tests showed that both Ca and Sb additions increase thermal stability of the base alloy. Creep test were performed at 423, 448, 473, 498, 523 K under constant stress varying from 150 to 750 MPa. The alloys exhibited two deformation mechanisms in the investigated range of temperatures and stresses. In low temperature and stress regimes, alloys exhibited a temperature-dependent stress exponent which decreased from 6 at 423 K to 4 at 523 K. The activation energy for creep was Qc? 0.6 Qsd. This activation energy along with the stress exponent of about 5 proposed pipe diffusion controlled dislocation climb as the rate controlling mechanism. In the high temperature and stress regime, stress exponent changed form 12 at 423 K to 8 at 523 K. Considering the activation energy of slightly higher than the activation energy for self diffusion of magnesium atoms and high values of stress exponent, one could deduce that power-law breakdown has happened and dislocation creep is dominant in this regime. The study of the microstructure of crept specimens immediately under the indenter revealed that in the AM60 base alloy, ?-Mg17Al12 particles have been elongated along the deformation path. The broken particles in this region implied the ineffectiveness of the ?-Mg17Al12 particles in hindering dislocation movement and deformation. Improvement of the creep resistance by the addition of Ca and Sb could be attributed to the presence of thermally stable Al2Ca and Mg3Sb2 particles that impede dislocation movement during creep tests. Improvement in the creep resistance was more affected by the addition of Ca rather than Sb. This could be ascribed to removing the thermally unstable ?-Mg17Al12 from the alloy containing enough Ca addition. In the Sb containing alloys, however, Mg3Sb2 particles exist along with the ?-Mg17Al12 which has deleterious effects on creep resistance.
