عنوان پایان‌نامه
تاثیر همزمان افزایش مواد جوانه زا AI-۵Ti-۱Sr و بهساز A۱-۱۰Sr بر ساختار و خواص کششی آلیاژ ۶۰۷۰
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-ریخته‌گری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1120;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64251
- تاریخ دفاع
- ۰۸ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- میثم مصطفی پور
- استاد راهنما
- مسعود امامی, جعفر راثی زاده غنی
- چکیده
- در این پژوهش اثر اضافه کردن همزمان عناصر Ti و Sr با استفاده از آمیژان‌‌های Al-5Ti-1B و Al-10Sr بر ریزساختار و خواص کششی آلیاژ آلومینیم6070 در حالت ریختگی و پس از فرآیندهای اکستروژن و عملیات حرارتی T6 مصنوعی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور پس از ساخت آلیاژ اولیه، مقادیر مختلف از عناصر Ti و Sr (01/0، 03/0، 05/0، 1/0، 3/0 و 5/0 درصد وزنی) بصورت جداگانه (به منظور تعیین مقدار بهینه این عناصر) و سپس بصورت همزمان (بر اساس مقادیر بهینه تعیین شده) به مذاب آلیاژ اضافه گردید. نتایج بررسی ریزساختاری نشان داد که افزودن همزمان Ti و Sr علاوه بر ایجاد ریزساختار ظریف‌تر و اندازه دانه ریزتر نسبت به نمونه بدون Ti و Sr، باعث تغییر مورفولوژی فاز ?-Al از حالت دندریتی به حالت رزی شکل (شبه گلبولی) شد. همچنین بررسی های بیشتر نشان داد که Sr سبب افزایش اندازه دانه شده و حضور B بر فرآیند بهسازی Si یوتکتیک تأثیر منفی دارد. علت این دو پدیده مرتبط با تشکیل ترکیب بین فلزی SrB6 و مصرف اتم های B و Sr لازم برای جوانه زنی ?-Al و بهسازی Si یوتکتیک می باشد. در ادامه تأثیر افزودن همزمان Ti و Sr بر عملیات اکستروژن و عملیات حرارتی T6 مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ریزساختاری و نتایج حاصل از تست کشش پس از فرآیند اکستروژن نشان داد که نمونه حاوی هر دو عنصر Ti و Sr در مقایسه با نمونه بدون Ti و Sr و نمونه حاوی Sr، باعث ایجاد توزیع ریزتر و یکنواخت تری از ذرات بین فلزی در ریزساختار و در نتیجه بهبود خواص کششی می شود. هر چند که خواص کششی این نمونه بهبود قابل توجهی را در مقایسه با نمونه حاوی Ti نشان نداد. نتایج حاصل از فرآیند عملیات حرارتی T6 بر روی نمونه‌های اکسترود شده، نشان دهنده تأثیر قابل توجه این فرآیند در افزایش استحکام کششی نهایی بود، هرچند که درصد ازدیاد طول آن مقدار کمی کاهش را نشان داد. این بهبود در استحکام می تواند ناشی از رسوب ذرات غیرتعادلی ریز ??-Mg2Si در ریزساختار پس از فرآیند پیرسازی باشد. همچنین نمونه حاوی هر دو عنصر Ti و Sr و نمونه حاوی Sr، بدلیل تأثیر مثبت Sr در جلوگیری از درشت شدن ذرات Mg2Si و مقاومت به فراپیری حین فرآیند پیرسازی، میزان استحکام بیشتری را نسبت به نمونه بدون Ti و Sr و نمونه حاوی Ti نشان داد. بررسی‌های شکست نگاری نشان داد سطح شکست نمونه ها در حالت ریختگی دارای صفحات کلیواژ بسیار زیاد است که غالب بودن شکست ترد و بین دانه ای را نشان داد در حالی که سطح شکست نمونه ها بعد از اکستروژن و عملیات حرارتی T6 شامل دیمپل‌های ریز و متعدد بود (حالت شکست نرم) که افزایش درصد ازدیاد طول پس از فرآیند اکستروژن و عملیات حرارتی T6 را نسبت به حالت ریختگی تأیید کرد. کلمات کلیدی: آلیاژ آلومینیم 6070، جوانه زا، بهساز، فرآیند اکستروژن، عملیات حرارتی T6.
- Abstract
- In this study, effects of the simultaneous addition of Ti and Sr, by using Al-5Ti-1B and Al-10Sr master alloys, on microstructure and tensile properties of 6070 Al alloy were investigated in as-cast condition and after extrusion and T6 heat treatment processes. For this purpose, after fabrication of the primary ingots, various amounts of Ti and Sr (0.01, 0.03, 0.05, 0.1, 0.3, and 0.5 wt.%) were added (in order to find the optimum amount of the elements) and then on the basis of determined optimum amounts they were used simultaneously. Microstructural studies showed that simultaneous addition of Ti and Sr not only results in finer microstructure and smaller grain size comparing to the free Ti/Sr specimen, but also changes the morphology of ?-Al phase from dendritic to rosette-like shape. In addition, more investigations revealed that Sr causes an increase in grain size and presence of B had a negative influence on the modifying process of eutectic Si. These can be related to the formation of SrB6 intermetallic compound and consumption of B and Sr atoms which are needed for nucleation of ?-Al and modification of eutectic Si. Afterwards, effects of simultaneous addition of Ti and Sr on extrusion process and T6 heat treatment were studied. Microstructural examinations and tensile testing results after extrusion process showed that the specimen containing both Ti and Si, comparing to free Ti/Sr and Sr-modified specimens, had a finer and more homogenous distribution of intermetallic particles in the microstructure and therefore caused an improvement in tensile properties. However, tensile properties of the specimen containing both Ti and Si do not show significant improvement comparing to Ti-refined specimen. Results of the T6 heat treatment on the extruded samples indicated significant influence of this process on the ultimate tensile strength, although elongation percentage showed slight reduction. The improvement in strength can be due to precipitation of fine non-equilibrium ??-Mg2Si particles in the microstructure during aging process. Moreover, because of positive effect of Sr on preventing the coarsening of Mg2Si particles and the resistance to over-aging during the aging process, Sr-modified specimen and the specimen containing both Ti and Sr had higher strength compared to free Ti/Sr specimen and also Ti-refined specimen. Fracture study of cast specimens revealed several cleavage facets which indicated brittle and intergranular fracture mode but fracture surface of the samples after extrusion and T6 heat treatment consisted of various fine dimples (ductile fracture mode) which confirmed increased elongation percentage after extrusion and T6 heat treatment comparing to the as-cast condition. Keywords: 6070 Al alloy, grain refiner, modifier, extrusion process, T6 heat treatment.
