عنوان پایان‌نامه
بررسی عناصر کمیاب خاکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 37280;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 680
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۸۶
- دانشجو
- فرهود کبیریان
- استاد راهنما
- رضا محمودی
- چکیده
- چکیده در این تحقیق اثر اضافه سازی زیرکونیم و عناصر کمیاب خاکی بر رفتار خزشی آلیاژ منیزیم، AZ91 با ترکیب شیمیایی اسمی Mg-(8.3-9.7)wt.%Al-(0.35-1.0)wt.%Zn-(0.15-0.5)wt.%Mn مورد بررسی قرار گرفت. Zr در سه درصد وزنی 2/0، 6/0 و 0/1 به آلیاژ پایه اضافه شد. عناصر کمیاب خاکی، RE، نیز در درصدهای وزنی 1، 2 و 3 به آلیاژ پایه اضافه گردیدند. ریزساختار آلیاژهای مورد نظر در حالت ریختگی و بوسیله میکروسکوپ نوری ، SEM و XRD مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌های خزش فرو روندگی در پنج دمای 425، 455، 485، 525 و K570 و سطوح تنشی 100 تا MPa 700 انجام گرفتند. با بکارگیری رابطه توانی مشخص شد توان‌های تنشی بدست آمده برای آلیاژ پایه تابع دما بوده و از مقداری حدودا برابر با 3/6 در دمای K425 به مقداری برابر با 2/4 در دمای K570 افت نشان داد. ضمن آنکه مقادیر انرژی های فعال سازی مربوط به خزش آلیاژ پایه کمتر از مقدار انرژی نفوذ در شبکه منیزیم بوده و با افزایش سطح تنش از مقداری برابر با kJ/mol 6/118 در 021/0 به مقداری حدوداً برابر با kJ/mol 1/94 در 040/0 افت نمود. بر اساس محاسبات صورت گرفته این مقادیر انرژی فعال سازی همراه با توان‌های تنشی بدست آمده، خزش نابجایی ها تحت کنترل نفوذ در داخل شبکه به همراه نفوذ در هسته نابجایی ها را بعنوان مکانیزم خزشی پیشنهاد می‌نماید. مطالعه ساختار آلیاژ پایه بعد از خزش نشان از کشیدگی و فشردگی شدید رسوبات بین دندریتی ?-Mg17Al12 در امتداد مسیر تغییر شکل را داشت که این خود ناتوانی این رسوبات، در جلوگیری از تغییرشکل بیشتر خصوصا در نواحی مرزی را ثابت کرد. نتایج خزشی آلیاژهای حاوی زیرکونیم و نیز عناصر کمیاب خاکی ضمن آنکه رفتار خزشی مشابه با آلیاژ پایه را ارائه نمود، نشان از بهبود مقاومت خزشی این آلیاژها نسبت به آلیاژ پایه را داشت. بهبود مقاومت خزشی در آلیاژهای حاوی زیرکونیم به تشکیل ذرات میکرونی حاوی زیرکونیم در داخل دندریت ها نسبت داده شد. مطالعات XRD نشان داد که این ذرات احتمالا ترکیبات بین فلزی Al3Zr2 و Al2Zr بوده که از پایداری حرارتی قابل ملاحظه‌ای برخوردارند. این ذرات سدی پایدار در برابر حرکت نابجایی‌ها در حین خزش محسوب می‌شوند. بهبود مقاومت خزشی در آلیاژهای حاوی RE به شکل گیری ترکیبات بین فلزی Al11RE3 که با یک مورفولوژی میله ای – انشعابی در داخل دندریت ها و بر روی مرزهای دندریتی گسترش یافتند نسبت داده شد. این ترکیبات با پایداری حرارتی قابل ملاحظه و معرفی سطوح فصل مشترکی بالا با زمینه منیزیم، مانعی محکم در برابر حرکت نابجایی ها و نیز تغییر شکل نواحی مرزی به شمار می‌روند.
- Abstract
- Abstract The effect of zirconium (Zr) and rare earth (RE) elements on the creep behavior of magnesium alloy, AZ91, with a nominal chemical composition of Mg-9%Al-1.0%Zn-0.35%Mn was investigated. Three weight percentages of 0.2, 0.6 and 1.0 Zr and 1.0, 2.0 and 3.0 of RE were added to the base material. The microstructure of the investigated alloys was examined in as-cast condition by optical microscopy, SEM and XRD. Impression creep tests were performed at the temperatures of 425, 455, 485, 525 and 570K and in the stress range of 100-700 MPa. Using power law relationship, the stress exponent for base alloy was found to be temperature dependent, decreasing from 6.3 at 425 K to 4.2 at 570 K. Furthermore, creep activation energy value for base alloy showed stress dependency, decreasing from 118.6 kJ/mol at ?imp/G=0.021 to 94.1 kJ/mol at ?imp/G=0.040. Meanwhile, the average value of creep activation energy was less than that of the self diffusion. According to stress exponent values and creep activation energies, dislocation creep controlled by lattice diffusion together with pipe diffusion were suggested as creep mechanisms in the investigated temperature and stress ranges for the base alloy. Sever deformation of interdendritic ?-Mg17Al12 phase along flow path was observed in the after creep microstructure of the base alloy. This, proved disability of the interdendritic ?-Mg17Al12 phase in retarding creep deformation. Even though Zr-containing and RE-containing alloys showed creep behavior similar to the base alloy, they possessed higher creep resistances than the base alloy. Improvement in the creep resistance of Zr-containing alloy has been attributed to the formation of micron-sized particles within dendrites containing zirconium. According to the XRD analysis, these particles might be Al3Zr2 and Al2Zr which have high thermal stability. These particles are known as stable barrier opposing dislocation glide. Al11RE3 particles with branched-rod morphology within dendrites and at dendrites boundaries were recognized as modifying parameters improving creep resistance of RE-containing alloys. Introducing high interface areas with magnesium matrix, these thermally stable particles form strong barriers on dislocation motion and dendrites boundaries deformation.
