عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر عوامل جوانه زا و سرعت سرد شدن برریز ساختار
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40422;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 748
- تاریخ دفاع
- ۰۳ اسفند ۱۳۸۷
- دانشجو
- نوید پورکیا
- استاد راهنما
- مسعود امامی
- چکیده
- در این تحقیق ویژگی¬های ریزساختاری آلیاژ Al-12Zn-3Mg-2.5Cu و اثر عوامل جوانه¬زا و سرعت سرد شدن بر آن توسط میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM مجهز به آنالیز طیف پراکندگی انرژی EDS و آزمایش تفرق اشعه ایکس XRD بررسی شده است. به دلیل عناصر آلیاژی زیاد و تمایل شدید به جدایش، ریزساختار این آلیاژ در حالت ریختگی شامل دندریتهای محلول جامد فاز ?، فاز یوتکتیک لایه¬ای بین دندریتی (MgZn2)? ? + با مورفولوژی "حروف چینی" و فازهای مجزای T(Al2Mg3Zn3) و S(Al2CuMg) با مورفولوژی کروی بود. پس از همگن سازی آلیاژ در دمای C?455 و زمان 24 ساعت مشاهده شد که فاز یوتکتیک ? به کلی حذف شده است و قسمتی از فاز T به فاز S با مورفولوژی کروی تبدیل گردیده است. همچنین به دلیل وجود مقدار اندکی از ناخالصی آهن، در هر دوحالت ریختگی و همگن شده آلیاژ، مقدار اندکی از فاز Al7Cu2Fe بدون تغییر جزء حجمی و مورفولوژی نامنظم آنها و در مرز دانه¬ها مشاهده شد. مقدار بهینه جوانه¬زای Al-5Zr برابر 3/0% زیرکونیم و مقدار بهینه جوانه¬زای Al-5Ti-1B برابر 05/0% تیتانیم تعیین شد. افزایش سرعت سرد کردن توسط مقاطع نازک ریختگی باعث کاهش بیشتر اندازه دانه و فاصله بین بازوهای دندریتی آلیاژ می¬شود و در این بین آلیاژ تلقیح شده با جوانه¬زای تیتانیم-بور کمترین حساسیت به سرعت سرد شدن را نشان داد. پس از پیرسازی در دمای C? 120 و زمان 24 ساعت، فازهای اصلی تشکیل دهنده شامل فاز ? (Al)، فاز S باقیمانده و رسوبات بسیار ریز ?' بودند. مشاهده شد که با افزایش سرعت سرد شدن و متعاقب آن کاهش اندازه دانه استحکام آلیاژ افزایش می¬یابد، اما این روند در مقاطع بسیار نازک دارای استثنایی بود، که به حضور ریزحفرات انقباضی نسبت داده شد. مطالعات شکست نگاری آشکار ساخت که شکست آلیاژ پایه به صورت درون دانه¬ای و ترد صورت می¬گیرد، که در این بین فازهای ثانویه باقیمانده از جمله فاز S و فاز شامل ناخالصی آهن و عیوب ریختگی نقش مهمی داشتند. اما افزایش عوامل جوانه¬زا باعث تغییر نسبی مکانیزم شکست به بین دانه¬ای شد.
- Abstract
- In this investigation the effect of Al-5Zr and Al-5Ti-1B grain refiners, homogenizing treatment and cooling rate on the newly developed super high-strength Al-12Zn-3Mg-2.5Cu alloy was studied. Microstructural characteristics of the alloy were studied using optical and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectrometry and X-ray diffraction pattern. Due to the higher amounts of alloying elements and so great tendency for segregation, the microstructure of as-cast specimens showed a complicated structure including ? (Al) dendrites, inter-dendritic lamellar eutectic phase, ?-MgZn2, with "Chinese script" morphology and isolated T-Al2Mg3Zn3 and S-Al2CuMg phases with spherical morphology. After homogenizing at 455 ?C for 24 hours, the eutectic phase was completely eliminated. T-phase was dissolved partially and replaced by Zn-free S phase with the same spherical morphology, due to the lower diffusion coefficient of Cu. Also, due to the little amount of Fe impurity, which is almost always accompanied Al-alloys, a little amount of Al7Cu2Fe phase was observed in the grain boundary regions of both as-cast and homogenized alloy. The morphology of Al7Cu2Fe phase was almost irregular. In the absence of refining elements, increasing cooling rate through reduced sections, decreased grain size and proportionally reduced dendrite arm spacing. The optimum level of Zr as a grain refiner was found to be 0.3 wt.%. But, the use of only small amount of Al-5Ti-1B (0.05 wt% Ti) showed refined structure in optimum condition. Tensile specimens were aged at 120 °C for 24 hours. After aging, the main constituents were identified as ? (Al) and very fine ?' precipitates. It was also found that by the addition of grain refiners and increasing cooling rate, higher strength could be obtained. But an exception was observed in the thinnest section and data scatter of tensile tests were attributed to remained constituents and casting defects such as microporosity. Fractographic studies of tensile specimens revealed an improvement in fracture mechanisms by addition of grain refiner and increasing cooling rate from transgranular to intergranular fracture.
