عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر انجام فرایند اکستروژن معکوس تجمعی بر ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم ۲۱۲۴
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-شکل‌دادن فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1050;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60025
- تاریخ دفاع
- ۱۰ مهر ۱۳۹۱
- دانشجو
- پویا شاطران نی
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی
- چکیده
- آلیاژهای آلومینیوم سری xxx2 (Al-Cu-Mg)، به دلیل برخورداری از نسبت استحکام به وزن بالا، دانسیته ی پایین و مقاومت به خوردگی بالا کاربردهای زیادی را در صنایع هوافضا، خودروسازی و سایر صنایع به خود اختصاص داد اند. استحکام و شکل¬پذیری آلیاژهای این گروه علاوه بر اندازه دانه، شدیداً تحت تاثیر مشخصه¬های رسوبات موجود در ریزساختار قرار دارد. در همین راستا در پژوهش حاضر سعی شده است تحولات ریزساختاری آلیاژ آلومینیم 2124 فراوری شده به روش اکستروژن معکوس تجمعی (به عنوان یک فرایند تغییر شکل شدید جدید) از دو دیدگاه مورد بررسی قرار گیرد. ابتدا به تأثیر متغیرهای فرایند بر اندازه، مورفولوژی و نحوه ی توزیع رسوبات پرداخته شده و سپس ریزدانگی حاصل از فرایند در شرایط مختلف مورد بررسی قرار می¬گیرد. نتایج بدست آمده نشان می¬دهد اعمال فرآیند اکستروژن معکوس تجمعی منجر به شکسته شدن رسوبات اولیه (ذرات غنی از آهن و سیلیسیم) و رسوبات ثانویه (رسوبات تیغه¬ای شکل S و کروی شکل ?) و در نتیجه کاهش اندازه¬ی میانگین این رسوبات شده است. افزایش کرنش اعمالی بر کسر حجمی و مورفولوژی رسوبات اولیه تأثیر محسوسی نداشته، اما منجر به کاهش کسر حجمی رسوبات ثانویه شده است. نتیجه¬ی اخیر به انحلال این رسوبات در زمینه¬ی آلیاژ در اثر اعمال کرنش نسبت داده می¬شود. نتایج بدست آمده همچنین حاکی از پتانسیل بالای فرایند اکستروژن معکوس تجمعی در دست¬یابی به ساختارهای ریزدانه است، به نحوی که اعمال فرایند در دماهای 100 و ?C200 منجر به کاهش چشمگیر اندازه دانه در مقایسه با نمونه ی اولیه شده است. کاهش قابل توجه در اندازه دانه میانگین نمونه ی فراوی شده به وقوع تبلور مجدد دینامیک در ساختار نسبت داده میشود. در این پژوهش، به منظور ارزیابی خواص مکانیکی آزمون کشش دمای محیط بر روی نمونه های فراوری شده در شرایط تغییر شکلی مختلف انجام پذیرفت. نتایج بدست آمده نشان میدهد در مقایسه با ساختار آنیل شده سطح استحکام نمونه های فراوری شده افزایش و مقادیر ازدیاد طول تا شکست کاهش یافته است. افزایش قابل توجه استحکام تسلیم نمونه های فراوری شده در شرایط تغییر شکلی مختلف نسبت به نمونه ی آنیل شده با توجه به کاهش اندازه ی رسوبات اولیه و ثانویه، افزایش دانسیته ی نابجایی ها و همچنین کاهش اندازه دانه در ریزساختارهای حاصل از فرایند مورد بحث قرار میگیرد. عامل اصلی اثرگذار در کاهش مقادیر درصد ازدیاد طول تا شکست پس از اعمال فرایند در شرایط تغییر شکلی مختلف نسبت به نمونه¬ی اولیه حفره دار شدن و ایجاد ترک در فصل مشترک رسوب زمینه شناسایی شد.
- Abstract
- Considerable work has been devoted to the 2xxx series aluminum alloys (Al-Cu-Mg) due to their significant features in aerospace and automotive industries including high strength to weight ratio, high corrosion resistance, and low density. Strength and ductility of these alloys are not only affected by the grain size but also strongly influenced by the properties of precipitates in alloys’ microstructure. The current study has been conducted to investigate the microstructural behaviors of 2124 aluminum alloy from two different points of views. Such alloys were prepared via a severe plastic deformation method based on an accumulative back extrusion (ABE) processing. Effect of different process variables on size, morphology and distribution of precipitates was first evaluated and then grain refinement studied under various conditions. Results indicated that applying the ABE process led to a break down in primary (Iron- and silica-rich particles) and secondary (S blade-shaped and ? spherical particles) precipitates, which eventually results in the decrease of average grain size. Although the applied strain showed no significant impact on the volume fraction and morphology of primary precipitates, it can be seen that it was led to a decrease in the volume fraction of secondary precipitations. The use of this ABE process at temperatures of 100 and 200oC resulted in a significant grain size reduction in comparison with the initial specimens and thus it can be concluded that this approach has a great potential for producing remarkable grain refinement. The reason is attributed to the dynamic recrystallization of the structure. In the present investigation, the mechanical properties of specimens were evaluated through tensile test under various deformation conditions. The results indicated that the strength surface of processed samples and also the elongation at break were increased and decreased in comparison with the annealed samples, respectively. Such an increase was studied considering the grain size reduction of primary and secondary precipitations, decrease of grain size, and also the increase of dislocation density under various deformation conditions. The main parameters affecting the decrease of elongation at break values after applying the process are assumed to be pit and crack formation at the intersection of precipitation-background.
