عنوان پایان‌نامه
تاثیر ارتعاش بر ریزساختار آلیاژAL۳۵۶ در حالت نیمه
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-ریخته‌گری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 36428;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 608
- تاریخ دفاع
- ۲۴ آذر ۱۳۸۶
- دانشجو
- چکاوک شیوا
- استاد راهنما
- فرشاد اخلاقی
- چکیده
- در تحقیق حاضر روشی جدید به منظور تولید ساختار گلبولی در آلیاژ آلومینیم A356 معرفی شده است. در این روش عمل مرتعش سازی قالب حاوی مذاب توسط یک دستگاه لرزاننده با قابلیت تنظیم دامنه ارتعاش، تحت فرکانس ثابت صورت گرفته است. به منظور به دست آوردن ساختار مناسب گلبولی سیکل های حرارتی و ارتعاشی گوناگونی مورد آزمایش قرار گرفته و از میان آنها شرایط بهینه انتخاب گردید. نتایج نشان داد که در این فرایند با استفاده از شرایط بهینه و بدون نیاز به عملیات گرمایش مجدد جزئی می توان ساختاری مطلوب از لحاظ میزان کرویت فازهای اولیه حاصل نمود. در ضمن با توجه به نتایج به دست آمده، به طور کلی حضور عامل جوانه زا موجب ایجاد ساختار مناسب تری از لحاظ اندازه و شکل گلبول ها می شود. نتایج این تحقیق در مورد مدت زمان ارتعاش بر تحولات ساختاری نمونه ها نشان داد که با انجام عملیات مرتعش سازی هم دما، پس از گذشت 13 دقیقه فازهای دندریتی تا حد زیادی تفکیک شده و کرویت این فازها افزایش می یابد. ولی در زمان های بیشتر اندازه گلبول و سلول افزایش یافته، ضمن این که تغییرات محسوسی در شکل گلبول ها ملاحظه نمی شود. همچنین با انجام مرتعش سازی غیر هم دما با افزایش زمان ارتعاش، ساختار مطلوب تری از لحاظ اندازه و شکل گلبول ها حاصل شده است. در مرحله بعد تأثیر دامنه ارتعاش بر مورفولوژی کریستال های اولیه بررسی شد. در این مورد بیشتر شدن دامنه ارتعاش تا میزان µm500 موجب افزایش کرویت و کاهش اندازه سلول و گلبول می گردد. بیشتر نمودن دامنه ارتعاش تا مقدار µm1000 اثر قابل توجهی بر ساختار نخواهد داشت. مقایسه نتایج عددی و همچنین ریزساختارها نشان می دهد که نمونه ای که در حضور عامل جوانه زا در کسر جامد 35/0 به صورت هم دما به مدت 13 دقیقه با دامنه 500 میکرومتر مرتعش شده است دارای فازهای اولیه با شکل گلبولی مناسب تری نسبت به نمونه های دیگر می باشد ضمن این که این فازها به طور یکنواخت در زمینه یوتکتیکی توزیع شده اند. البته نمونه ای که از دمای فوق گداز تا کسر جامد 52/0 به صورت غیر هم دما با دامنه 500 میکرومتر مرتعش شده است نیز دارای ساختار گلبولی مطلوب و توزیع یکنواخت این فازها در زمینه بوده ضمن این که اندازه بلورهای اولیه نسبت به نمونه مرتعش شده به صورت هم دما کمتر می باشد. مقایسه درصد تخلخل این دو نمونه نشان می دهد که در نمونه مرتعش شده به صورت هم دما درصد تخلخل ها کاهش یافته است. در نتیجه سیکل حرارتی و ارتعاشی این نمونه به عنوان شرایط بهینه انتخاب شد. به طور کلی افزایش کسر جامد و همچنین عمل ارتعاش در یک کسر جامد ثابت سبب کاهش درصد تخلخل و شروع مرتعش سازی در بالاتر از دمای لیکوئیدوس موجب افزایش آن می گردد. بررسی میزان حفرات در نمونه های جوانه زنی شده نشان می دهد که افزودن عامل جوانه زا به نمونه های مرتعش نشده موجب افزایش درصد تخلخل می گردد ولی حضور عامل جوانه زا به همراه عملیات مرتعش سازی به طور کلی سبب کاهش درصد تخلخل می شود. با انجام عملیات ذوب مجدد جزئی شرایط بهینه شامل دمای °C590 و زمان نگهداری 4 دقیقه به دست آمد. ولی نتایج نشان می دهند که عملیات حرارتی به طور کلی تأثیر قابل توجهی بر ساختارها نداشته و در مواردی سبب نامطلوب شدن اندازه و شکل فازهای اولیه می شود.
- Abstract
- In the present study a new method for producing globular structure in Al-A356 alloy has been introduced. In this method the mold is vibrated via a vibrating system with the ability to vary the amplitude, under a constant frequency. Different thermal and vibrational cycles were examined and established the optimum cycles for obtaining a suitable globular structure. Results show that by using the optimum cycles, it is possible to obtain an appropriate globularity of primary phases without reheating treatment. Also, it was shown that the presence of inoculants result in a finer and more spherically shaped globules. An investigation on the effect of vibration time on the structural evolutions showed that during 13min of isothermal vibration, cellular-dendritic structure is mostly fragmented and a globular structure is obtained. However , vibration for longer times result in increased size of the cells and globules, without any considerable effect on the shape factor of globules. The increased duration of vibration while cooling the mold (non-isothermal vibration) resulted in a finer and more spherically shaped globular structure. An investigation on the effect of the vibration amplitude on the microstructure of the alloy revealed that the increased amplitude up to 500?m decreases the size of the cellular-globular structure and increases the shape factor of globules. However, vibration of 1000?m amplitude does not have any considerable effect on the structure. The optimum conditions for achieving the most spherically shaped globules distributed uniformly within the eutectic phase was obtained when the inoculated (3wt% Al-5Ti-1B) sample was vibrated isothermally at 600°C (fs=0.35) for 13min at the amplitude of 500?m. However the finest globules were produced via vibrating and cooling the inoculated sample from 700°C to 580°C (fs=0.52) in 5.5min with the amplitude of 500?m. However, the porosity content of this sample was higher than the previous one. An investigation on the content of the vibrated samples revealed that for isothermally vibrated samples, the increased solid fraction during vibration decreased the porosity content. Also for non-isothermal vibration, the increased vibration time corresponding to a higher solid fraction before quenching decreased the porosity content. Also vibrating the fully liquid samples generated more porosity. The porosity of vibrated samples increased and decreased for un-inoculated and inoculated specimens respectively, while for the unvibrated samples the adversed results were obtained. The largest shape factor of vibrated samples was achieved by reheating at 590°C for 4min. However, by applying this heat treatment conditions on the most favoured vibrated samples, their shape factor did not change considerably and in some cases growth of the globules together with decreased shape factor was observed.
