عنوان پایان‌نامه
تاثیر عملیاتی حرارتی و افزایش عوامل جوانه زا ( حاوی Tiو Zr) بر ساختار و خواص کششی آلیاژ آلومینیوم
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-ریخته‌گری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1122;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64436
- تاریخ دفاع
- ۲۶ اسفند ۱۳۹۲
- دانشجو
- نوید عطایی
- استاد راهنما
- مسعود امامی, جعفر راثی زاده غنی
- چکیده
- در این پژوهش اثر عناصر جوانهزای تیتانیم و زیرکونیم بر خواص کششی آلیاژ Al-7Zn-2.5Mg-1.5Cu پس از فرآیند اکستروژن و عملیات حرارتی پیرسازی مصنوعی مورد بررسی قرار گرفت. پس از ساخت آلیاژ، عناصر جوانهزای تیتانیم و زیرکونیم با استفاده از آمیژان‌‌های Al-5Ti-1B و Al-15Zr در مقادیر مختلف به مذاب آلیاژ اضافه گردید. میانگین اندازه دانه‌ها در نمونه‌ی بدون جوانه‌زا ?m 1057بود که با افزودن 3/0 % Zr و 03/0 % Ti به ترتیب به مقادیر ?m 581 و ?m 91 کاهش یافت. نتایج بررسی روی ریزساختار نشان داد که نمونه‌های جوانه‌زایی شده دارای ریزساختار ظریف‌تر و اندازه دانه ی ریزتر نسبت به نمونه بدون جوانه‌زا می باشد. همچنین مورفولوژی فاز ?-Al از حالت دندریتی به حالت رزی شکل- دندریتی و رزی شکل- شبه گلبولی به ترتیب برای نمونه های حاوی زیرکونیم و تیتانیم تبدیل شد. سپس نمونه ها همگن‌سازی شدند و عملیات اکستروژن گرم بر روی آنها انجام گرفت. عملیات همگن سازی سبب حل شدن ساختار دندریتی ?-Al و کاهش جدایش در ریزساختار گردید. نتایج تست کشش حاکی از تاثیر مثبت عناصر جوانه زا بر خواص کششی حاصل از فرآیند اکستروژن گرم بود. فرآیند پیرسازی مصنوعی بر روی نمونه‌های اکستروژن شده، باعث تغییر در خواص کششی گردید. استحکام کششی نهایی در نمونه جوانه‌زایی شده با 5/0 % Ti از MPa 482 به MPa 642 افزایش یافت و در نمونه جوانه‌زایی شده با 5/0 % Zr از MPa 519 به MPa 741 افزایش یافت . درصد ازدیاد طول در مقادیر کم جوانه کاهش قبل توجه و در مقادیر بیشتر کاهش جزئی پیدا کرد. تشکیل ساختاری شامل ذرات رسوبی ریز پس از پیرسازی، سبب کند شدن حرکت و تجمع نابجایی‌ها در پشت رسوبات شده و در نتیجه استحکام کششی افزایش می یابد. با این‌حال رسوبات می تواند به عنوان منشا ترک عمل کرده و ازدیاد طول را کاهش دهد. افزایش در استحکام کششی نهایی در نمونه‌های حاوی زیرکونیم بیشتر از نمونه‌های حاوی تیتانیم بود. این امر می تواند به دلیل موثرتر بودن ZrAl3 در مقایسه با TiAl3 در جلوگیری از تبلور مجدد و رشد دانه ها باشد. بررسی‌های شکست نگاری نشان داد که سطح شکست نمونه ها قبل از پیرسازی دارای دیمپل‌های ریز و متعدد بود، در حالی که سطح شکست نمونه ها پس از پیرسازی دارای صفحات کلیواژ بسیار زیاد بود که کاهش درصد ازدیاد طول پس از فرآیند پیرسازی را تایید کرد.
- Abstract
- The effect of Al-Ti-B and Al-Zr grain refiners on tensile properties of Al-7Zn-2.5Mg-1.5Cu alloy after extrusion and artificial ageing heat treatment was investigated. When the alloy was prepared, Al-Ti-B and Al-Zr master alloys were added. It was found that refined specimens have more homogenous microstructure and also finer grains. When the Zr and Ti containing master alloys were added, the morphology of columnar alpha dendrites turned into rosette like and semiglublar shape, respectively. Then, the specimens were homogenized and hot-extruded. The homogenizing treatment resulted in dissolving the dendritic alpha and decreasing the segregated area in the microstructure of the alloy. Results showed that grain refining increases tensile properties of hot-extruded specimens. T6 heat treatment was found to be more effective in increasing ultimate tensile strength (UTS) and reduction in elongation value. It is probably due to the formation of precipitated particle which act as obstacle against movement of dislocations leading to tensile properties enhancement. On the other hand, these particles can act as crack propagation sites and decrease elongation. UTS was found to be higher in Zr added specimens. This may be due to the presence of Al3Zr particles that can hinder recrystallization and grain growth more than Al3Ti. Fractographic study showed that the fracture surfaces of specimen before ageing heat treatment have more and finer dimples, while the specimens after ageing treatment have cleavage surfaces which are consistent with reduction of elongation after T6 treatment.
