عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص مکانیکی و خزشی آلیاژ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1057;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59984
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- عبدالوحید موحدی راد
- استاد راهنما
- رضا محمودی
- چکیده
- در این تحقیق ریزساختار، خواص مکانیکی دمای محیط و دمای بالا و رفتار خرشی آلیاژهای Mg-8.5Gd-2.5Y-0.5Zr و Mg-8.5Gd-2.5Y-0.5Zr-2Ag در حالت ریختگی و پیر شده مورد بررسی قرار گرفت. آلیاژها در قالب فلزی با دمای پیش گرم 200 ریخته گری شدند و عملیات محلول سازی در دمای 500 به مدت 10 ساعت و پیرسازی در دمای 200 انجام شد و بعد از 40 ساعت به بیشینه ی سختی رسید. همچنین عملیات اکستروژن داغ در دمای 400 انجام شد و تحولات ریزساختاری ناشی از آن، بافت و اثر آن بر خواص مکانیکی دمای محیط، خواص مکانیکی دمای بالا و شرایط سوپرپلاستیسیته تعیین شد. بررسی های ریزساختاری به وسیله ی میکروسکوپ نوری، SEM و XRD مورد بررسی قرار گرفت. به علاوه برای آلیاژهای اکسترود شده، آنالیز نقشه ی EBSD و تصاویر قطبی نیز جهت تعیین توزیع زوا یای مرزها و بافت انجام شد. آزمون خزش فروروندگی در محدوده ی دمایی 325-250 برای بررسی مقاومت خزشی برای آلیاژهای ریختگی و پیرشده و برای بررسی شرایط سوپرپلاستیسیته برای آلیاژهای اکسترود شده انجام شد. نتایج نشان دهنده ی بهبود قابل توجه مقاومت خزشی در آلیاژهای پیرشده است که به علت حضوررسوبات منشوری ?? در آلیاژ پایه و حضور توام رسوبات منشوری ?? و قاعده ای نانومتری در آلیاژ حاوی Ag است. همچنین برای همه آلیاژهای ریختگی و پیر شده بجز آلیاژ پایه ی در حالت ریختگی، دمای گذاری مشاهده شد که در آن میزان انرژی فعال سازی افزایش چشم گیر پیدا کرد. در آلیاژ پایه در حالت ریختگی مقدار توان تنشی در محدوده¬ی 1/5- 8/3 و مقدار انرژی فعال سازی برابر با kJ/mol 142 تعیین شد. در نتیجه مکانیزم خزش صعود نابجایی کنترل شده با نفوذ در خود از طریق شبکه پیشنهاد شد. در سایر آلیاژها به علت وجود دمای گذار، مکانیزم خزش در محدوده های دمایی پایین و بالا تعیین شد. در آلیاژ پایه در حالت پیرشده در محدوده ی دمای پایین مکانیزم خزش، صعود نابجایی کنترل شده با نفوذ در خود از طریق شبکه و از طریق هسته ی نابجایی و در دمای بالا لغزش متقاطع از صفحات قاعده ای به غیر قاعده ای پیشنهاد شد. در آلیاژ حاوی Ag در حالت ریختگی و پیرشده در محدوده ی دمای پایین مکانیزم خزش، صعود نابجایی کنترل شده با نفوذ در خود از طریق شبکه و در دمای بالا مکانیزم لغزش متقاطع از صفحات قاعده ای به غیر قاعده ای پیشنهاد شد. با اضافه کردن Ag به آلیاژ پایه علاوه بر کاهش اندازه ی دانه شدت بافت حاصل از اکستروژن نیز کاهش پیدا کرد. شرایط سوپرپلاستیسیته برای آلیاژهای اکسترود شده با آزمون خزش فروروندگی بررسی شد و نتایج حاکی از افزایش مقدار ضریب حساسیت به نرخ کرنش با افزایش دما برای آلیاژ پایه بوده بطوری که در دمای 325 به 36/0 میرسد. در آلیاژ حاوی Ag میزان ضریب حساسیت همانند آلیاژ پایه با افزایش دما تا دما 300 افزایش پیدا کرده و به 51/0 میرسد و در دمای 325 کمی کاهش پیدا میکند. علت بالا بودن مقادیر ضریب حساسیت به نرخ کرنش میتواند به علت وجود دانه های هم محور و ریز دانه با مرز های بزرگ زاویه باشد. آزمون سنبه ی برشی در محدوده ی دمایی 300-25 انجام شد و نشان داد که افزودن Ag مقدار استحکام برشی آلیاژها در حالت ریختگی، پیر شده و اکسترود شده را بهبود می¬بخشد و بالاترین استحکام در آلیاژ حاوی Ag در حالت پیر شده بدست آمد.
- Abstract
- The microstructure, mechanical properties, and creep behavior of Mg-8.5Gd-2.5Y-0.5Zr and Mg-8.5Gd-2.5Y-0.5Zr-2Ag (wt.%) alloys in the as-cast, peak-aged, and extruded conditions were studied. Optical microscopy, SEM, XRD, and EBSD were used for characterizing microstructural features and shear punch test and impression creep tests were carried out for evaluating mechanical properties. Microstructure of the base alloy consists of ?-Mg matrix phase, Mg24(Gd,Y)5, and Mg5(Gd,Y) eutectic compounds. In the Ag containing alloy, Ag dissolved in both matrix and eutectic compounds. Thus, it made solid solution and also increased the volume fraction of the second phase. Both alloys in the peak-aged condition contained ?? metastable precipitates as a result of aging treatment. Moreover, in the Ag containing alloy, in addition to the ?? metastable precipitates, plate-like precipitates were also existed. After hot extrusion, DRX occurred in both alloys, while in the Ag-containing alloy PSN was observed. The average grain size of extruded Ag-free and Ag-containing alloys were 4.7 and 3.0 ?m, respectively. According to the EBSD results for both alloys, most of the grain boundaries were of high angle type . Addition of Ag to the base alloy enhanced creep resistance in the temperature range 250-275 ?C, but in the temperature the range 275-325 ?C, the base alloy showed better creep resistance. Furthermore, aging enhanced creep resistance of both alloys, where the Ag-containing alloy in the peak-aged condition showed the best creep resistance among all conditions. The superplasticity of the extruded Mg-8.5Gd-2.5Y-0.5Zr (wt.%) and Mg-8.5Gd-2.5Y-0.5Zr-2Ag (wt.%) alloys, investigated by impression testing in the temperature range 250-325 ??. In the base alloy, m-value increased with increasing temperature and reached 0.36 at 325 ??. In the Ag-containing alloy the m-value increased with increasing temperature up to 300 ?? and reached to 0.51, then it slightly decreased at 325 ??. The elevated-temperature mechanical properties of the alloys were investigated by SPT in the temperature range 25-300 ??. In all temperatures, addition of Ag improved shear strength in all conditions. Also, Ag-containing alloy in the peak-aged condition showed superior mechanical properties.
