عنوان پایان‌نامه
اثر رسوب سختی بر خواص مکانیکی و تریبولوپیکی آلیاژ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1280;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75329;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1280;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75329
- تاریخ دفاع
- ۰۷ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمد خرم نژاد
- استاد راهنما
- رضا محمودی, حمیدرضا قاسمی منفردراد
- چکیده
- در این پژوهش، اثر پیرسازی بر رفتار مکانیکی و تریبولوژیکی آلیاژهای Mg-7Gd-3Y و Mg-7Gd-3Y-0.5Zr مورد بررسی قرار گرفت. ملاحظه شد که با افزودن عنصر Zr به علت جوانه زا بودن آن در آلیاژهای Mg، ریزساختار آلیاژ ریزتر می شود. با توجه به آنالیزهای XRD انجام شده در حالت ریختگی ترکیبات یوتکتیکی Mg24(Gd,Y)5و Mg5(Gd,Y)مشاهده شد. همچنین در اثر عملیات پیرسازی رسوبات فازهای ? و Mg5(Gd,Y) مشاهده شدند. رفتار خزشی آلیاژها به روش خزش فروروندگی با فرورونده ی استوانه ای در دماهای 250 و C° 300 و تحت تنش های مختلف (750 تا MPa 975) مطالعه شد. مقاومت به خزش آلیاژهای حاوی Zr نسبت به آلیاژ پایه بهبود یافته است. دلیل این امر وجود عنصر Zr به عنوان جلوگیری کننده از حرکت نابجایی ها و همچنین استحکام دهی محلول جامد شناخته شد. از سوی دیگر با انجام عملیات پیرسازی بر روی آلیاژها مقاومت خزشی افزایش بیشتری یافت. دلایل این امر ایجاد رسوبات پایدار حرارتی و همچنین توزیع رسوبات از مرزهای دانه به داخل دانه ها و توزیع و پخش شدن سایر عناصر آلیاژی از مرزها به داخل دانه ها حاصل شد. با توجه به مقادیر توان تنشی (7-4=n) در گستره ی دمایی و تنشی آزمون های این پژوهش مکانیزیم صعود نابجایی و لغزش ویسکوز آنها به عنوان مکانیزم اصلی خزش شناخته شد. رفتار تریبولوژیکی آلیاژها به وسیله ی روش پین بر روی دیسک تحت نیروهای 5، 20، 40، N 60 در دماهای 25، 100، 200، 250 و C° 300 مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش دما تا C° 200، نرخ سایش و ضریب اصطکاک به دلیل ایجاد اکسید روی سطح و افزایش چقرمگی ناشی از افزایش دما کاهش می یابد. بعلاوه رفتار سایشی آلیاژهای پیرشده بدلیل از بین رفتن ساختار دندریتی و کاهش مناطق تمرکز تنش کاهش پیدا کرد. اما در دمای C°300 و نیروی N60 رفتار سایشی آلیاژهای ریختگی بهبود پیدا نمود که علت آن انجام عملیات پیرسازی در حین سایش در این آلیاژها می باشد. از سوی دیگر افزودن عنصر Zr به آلیاژ پایه به دلیل افزایش استحکام و چقرمگی باعث بهبود رفتار سایش در این آلیاژها شد. رفتار سایشی آلیاژهای مورد پژوهش را می توان با توجه به ترکیب شرایطی از دما و نیرو به دو رژیم سایش خفیف (از نیروی 5 تا N40) و شدید (در نیروی N60) تقسیم نمود. در رژیم سایش خفیف، مکانیزم های عمده ی سایش شامل خراشیدگی و اکسیداسیون و مکانیزم های سایش شدید شامل تغییر شکل پلاستیک شدید وچسبندگی تشخیص داده شدند. کلمات کلیدی: سایش شدید، سایش خفیف، ضریب اصطکاک، چسبندگی، خزش، خزش فرورونده، چقرمگی، تنش برشی حداکثر.
- Abstract
- In this study, the effect of aging treatment on mechanical and tribological properties of Mg-7Gd-3Y and Mg-7Gd-3Y-0.5Zr alloys was investigated. It was shown that due to the grain refining effect of Zr, the Zr-containing alloy demonstrated lower grain sizes. Microstructure of the as-cast alloys consists of ?-Mg matrix, Mg24(Gd,Y)5, and Mg5(Gd,Y) eutectic compounds. As a result of aging treatment, the eutectic compound disappeared, while ? and Mg5(Gd,Y) phases were observed. In order to evaluate the effect of aging treatment on room and elevated temperature mechanical properties, shear punch test (SPT) was employed. Impression creep test was carried out at 250 and 300 °C under the punch stress of 600-975 MPa to determine creep mechanisms and creep resistance of the studied alloys. The Zr-containing alloy showed superior creep resistance in comparison to the base alloy by intensifying solid solution strengthening effect and preventing dislocation motion. Aging treatment improved the mechanical properties; due to the formation of thermally stable precipitates in both grains and grain boundaries. With respect to stress exponent, which varied from 7 to 4 with increasing temperature, the dislocation climb and viscose glide of dislocations were suggested as the main creep deformation mechanisms. The tribological behavior of the alloys were evaluated by pin-on-disk test under the applied loads of 5, 20, 40 and 60 N, and at the temperatures of 25, 100, 200, 250 and 300 °C. It was observed that with increasing the temperature up to 200 °C, the wear rate and friction coefficient decreased. In addition, the wear rate of the aged conditions decreased due to the disappearance of dendritic structure. At 300 °C and 60 N, wear resistance of the as-cast alloys was better than the aged alloys, because of the aging of the materials during the wear test. On the other hand, adding Zr to the base alloy decreased wear rate, due to an increase in the toughness and mechanical properties. The wear mechanisms of the alloys were mild (from 5 to 40 N) and severe wear (60 N). In the mild wear, the main mechanisms were determined as abrasive and oxidation, while in the severe wear, they were adhesive and severe wear. Keywords: Wear, Friction coefficient, Impression creep test, Shear punch test
