عنوان پایان‌نامه
بررسی تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی آلیاژ منیزیم AZ۸۱ پیر سازی شده پس از فرآوری به روش اکستروژن معکوس تجمعی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-شکل‌دادن فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: N 1151;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66076
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمدهادی مقصودی
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی, محمد قمبری
- چکیده
- پژوهش حاضر به فراوری آلیاژ ریختگی منیزیم AZ81 از طریق ترکیب عملیات تغییر شکل پلاستیک شدید به روش نوین اکستروژن معکوس تجمعی در محدود‌ه دمایی °C400-250 و سپس پیرسازی بعد از آن در سه دمای 150، 200 و °C250 می‌پردازد. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که افزایش وسعت تبلور مجدد از داخل باندهای دوقلویی در پاس اول به کل دانه‌های درشت اولیه در پاس‌های نهایی منجر به اصلاح ساختار دانه‌بندی در آلیاژ می‌شود. در این راستا، ریزدانگی قابل توجهی (از اندازه دانه‌ی اولیه 330 به ?m1) بعد از پنج پاس فراوری در دمای °C 400 حاصل شد. مطالعه‌ی بافت صفحات پایه‌ای (0002) حاکی از تشکیل بافت فیبری پایه‌ای در پاس اول تغییر شکل (ناشی از فعالیت دوقلویی مکانیکی) و سپس انحراف شدید قطب این صفحات از جهت‌گیری نرمال و در نهایت حذف مولفه‌ی پایه‌ای بافت (ناشی از توسعه‌ی تبلور مجدد دینامیک با بافتی متفاوت از جهت‌گیری پایه‌ای) با افزایش تعداد تکرار فرایند بود. تغییرات مورفولوژی فاز یوتکتیکی ?-Mg17Al12 مورد ارزیابی کمی تابعی از دما و کرنش موثر قرار گرفت. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی بر تغییر رفتار پلاستیسیته‌ی این فاز از شکسته شدن ترد به گلویی شدن، نازک شدن و در نهایت جدایش ذرات کروی با افزایش دمای فرایند دلالت داشت. آنالیز طیف نگاری پراکندگی انرژی نشان داد که پلاستیسته‌ی بالای فاز یوتکتیکی ? با حل‌سازی جزیی این فاز در زمینه‌ی منیزیم و لذا تشکیل محلول جامد فوق اشباع از اتم‌های آلومینیوم همراه است. پتانسیل رسوبگذاری محلول ذکر شده توسط آنالیز حرارتی گرماسنجی افتراقی به اثبات رسید. نتایج ریزسختی سنجی و میکروسکوپ الکترونی حاکی از رفتار پیرسازی متفاوت آلیاژهای تغییر شکل یافته (شامل سینیتیک و مورفولوژی رسوبگذاری) در مقایسه با آلیاژ تنها حل‌سازی استاتیکی شده بود. مشاهده‌ی اخیر با توجه به ماهیت ساختارهای حاصل از تغییر شکل شدید توضیح داده شد. خواص مکانیکی دمای محیط محصولات تغییر شکل و پیرسازی پس از آن تحت دو بارگذاری کششی و فشاری مورد ارزیابی قرار گرفت. در مقایسه با آلیاژ اولیه، افزایش تنش تسلیم در هر دو حالت بارگذاری، دستیابی به ترکیبی نسبی از داکتیلیته و استحکام ناشی از عملیات پیرسازی و بهبود ناهمسانگردی تسلیم کششی- فشاری از مهم‌ترین مشخصه‌های مکانیکی آلیاژ AZ81 پس از اکستروژن معکوس تجمعی و پیرسازی بود که توسط مشخصه‌های ریزساختاری، رسوبات و بافت مورد بحث قرار گرفت. کلمات کلیدی: آلیاژ منیزیم AZ81، اکستروژن معکوس تجمعی، پیرسازی، فاز ?-Mg17Al12، ساختار دانه‌بندی، بافت، خواص مکانیکی
- Abstract
- The present work deals with the processing of AZ81 magnesium alloy through combining severe plastic deformation via the newly developed accumulative back extrusion (ABE) method, and post-deformation artificial aging treatment. Towards this end, the ABE tests were carried out at temperatures ranging from 250-400 °C and the products were subsequently aged at temperatures of 150, 200 and 250 °C. The microstructural observations showed that the operation of dynamic recrystallization is enhanced from twinning bands into the whole grains by increasing the number of passes. This led to a substantial grain refinement (330 ?m to 1 ?m) after applying 5 passes at 400 °C. Texture analysis of (0002) basal planes revealed the formation of basal fiber after the first ABE pass which was attributed to the role of mechanical twins and basal slip. A large deviation of basal poles from normal direction leading to the gradual elimination of basal component was detected during successive passes. The resulting texture modification was addressed to the progression of dynamic recrystallization generating non-basal oriented grains. The morphology evolution of eutectic ?-Mg17Al12 phase was quantitatively studied as a function of effective strain and temperature. Secondary electron observations indicated that the governing plasticity mechanism of ? phase alters from ''brittle fragmentation'' to ''necking-thinning-particle separation'' by increasing deformation temperature. Energy dispersive spectroscopy showed that the high-temperature deformation of eutectic ? phase results in partial strain-induced dissolution into the magnesium matrix causing the generation of a supersaturated solid solution. The ability of provided solid solutions to respond to precipitation process during isothermal heating has been proved by differential scanning calorimetry. According to the micro-hardness and scanning electron microscopy results, a unique re-aging behavior was found for the deformed structures compared to the solution treated alloy. They exhibited a precipitation behavior with modified kinetics and morphology. The latter was explained by the specific defect structure achieved by severe deformation. Furthermore, room temperature mechanical properties of ABE and ABE+aging products were assessed by compressive and tensile testing. The results showed that the accumulative back extrusion followed by aging treatment would improve the mechanical characteristics of AZ81 magnesium alloy at both types of testing. In this regard, the yield stress of as received material was increased after deforming by ABE method. In addition, post-ABE aging treatment led to the achievement of a proper combination of strength and ductility as well as reduced tension-compression yield asymmetry in the experimental alloy. The latter consequences were explained through microstructural, textural and precipitation characteristics. Keywords: AZ81 magnesium alloy; Accumulative back extrusion; Aging; ?-Mg17Al12 phase; Grain structure; Texture; Mechanical properties
