عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر عناصر کمیات خاکی بررفتار خزشی و خواص استحکامی آلیاژ منیزیم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45991;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 839
- تاریخ دفاع
- ۰۷ مهر ۱۳۸۹
- دانشجو
- سحر گلمکانیون
- استاد راهنما
- رضا محمودی
- چکیده
- در این تحقیق اثر اضافه سازی عناصر کمیاب خاکی غنی از سریم و غنی از لانتانیم بر رفتار خزشی و خواص استحکامی آلیاژ منیزیم ZC63 با ترکیب شیمیایی اسمی (Mg-6.0 wt.% Zn-2.7 wt.% Cu-0.4 wt.% Mn) در شرایط ریختگی و پیر شده مورد بررسی قرار گرفت. میش-متال غنی از سریم در سه درصد وزنی 5/0، 0/1 و 5/1 و میش-متال غنی از لانتانیم در سه درصد وزنی 0/1، 0/2 و 0/3 به آلیاژ پایه اضافه شد. ریزساختار آلیاژهای مورد نظر در حالت ریختگی و پیر شده، بوسیله میکروسکوپ نوری ، SEM و XRD مورد بررسی قرار گرفت. آزمون‌های خزش فروروندگی در دماهای 423 تا 498 کلوین و سطوح تنشی 250 تا MPa 700 انجام گرفت. توان تنشی و انرژی فعال سازی خزش برای کلیه آلیاژها به جز آلیاژ پایه در شرایط پیر شده، دو رژیم را از خود نشان دادند. در رژیم اول توان تنشی بین 7 تا 4 متغیر بود و انرژی فعال¬سازی مقداری در حدود انرژی فعال¬سازی نفوذ از طریق هسته نابجایی¬ها را نشان داد (kJ/mol 81-69 = (Q. در رژیم تنش بالا توان تنشی مقدار بالایی داشت (8/12-8/8 = n) و انرژی فعال¬سازی تقریبا برابر با انرژی فعال-سازی نفوذ در خود بود (kJ/mol 142-122 = (Q. محدوده توان تنشی بین 7-4 مکانیزم لغزش ویسکوز نابجایی ها و توان تنشی بالاتر در رژیم دوم خزش نابجایی ها را بعنوان مکانیزم اصلی خزش پیشنهاد می نماید. مکانیزم خزش آلیاژ پایه در شرایط پیر شده با توان تنشی 7 و انرژی فعال¬سازی kJ/mol 96، صعود نابجایی¬ها کنترل شده با نفوذ از طریق هسته نابجایی¬ها در نظر گرفته شد. نتایج خزشی و استحکامی آلیاژهای حاوی عناصر کمیاب خاکی نشان از بهبود مقاومت خزشی و خواص استحکامی این آلیاژها نسبت به آلیاژ پایه را داشت. این بهبود به تشکیل ترکیبات بین فلزی پایدار Mg-RE، افزایش دانسیته فازهای بین دندریتی و کاهش اندازه دانه¬ نسبت داده شد. بیشترین مقدار بهبود مقاومت خزشی در آلیاژهای ZC63-3RE(La) و ZC63-1RE(Ce) و خواص استحکامی در آلیاژهای ZC63-1RE(La) و ZC63-0.5RE(Ce) حاصل شد. اختلاف در بهینه خواص استحکامی و مقاومت خزشی در آلیاژهای ZC63-3RE(La) و ZC63-1RE(Ce) و خواص استحکامی در آلیاژهای ZC63-1RE(La) و ZC63-0.5RE(Ce) حاصل شد. اختلاف در بهینه خواص استحکامی و مقاومت خزشی آلیاژها به تشکیل شبکه پیوسته مرزدانه¬ای و تغییر در مورفولوژی آن از لایه¬ای به بی¬قاعده با افزایش در صد وزنی عناصر کمیاب خاکی در ترکیب آلیاژ نسبت داده شد. انجام عملیات پیرسازی بر روی آلیاژها سبب بهبود خواص استحکامی شد. این بهبود به افزایش کسر حجمی رسوبات و شکسته شدن فازهای بین¬دندریتی و کروی شدن آن¬ها نسبت داده شد.
- Abstract
- Abstract The effect of La- and Ce-rich misch-metal additions on the creep resistance and mechanical properties of ZC63 alloy with the nominal composition of (Mg-6.0wt.% Zn-2.7wt.% Cu-0.4wt.%Mn) in as-cast and aged conditions, was investigated. The microstructure of alloys was studied using optical and scanning electron microscopy. Phase constituents of the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and energy-dispersive X-ray (EDX) analysis. The creep tests were performed in the temperature range 423-498 K, and under punch stresses in the range 250-700 MPa for dwell times up to 3600s. The creep behavior of all investigated alloys, except base alloy in the aged condition, can be divided into two stress regimes, with a change from the low-stress regime to the high-stress regime. The stress exponents of about 4.0-7.0 and 8.8-12.8 were obtained at low and high stresses, respectively. The creep activation energies were found to be in the range 69-81 and 122-142 kJ/mol, at low-and high-stress regimes, respectively. It is suggested that the operative creep mechanism is pipe-diffusion-controlled dislocation viscous glide in the low-stress regime, and dislocation creep in the high-stress regime. The creep mechanism of the base alloy in the aged condition with the stress exponent of 7.0 and activation energy of 96 kJ/mol was considered as pipe diffusion controlled dislocation climb. The results showed that the creep strength and mechanical properties of the base alloy was remarkably improved by RE addition. This was attributed to the grain refinement effect of RE elements, and formation of thermally stable Mg12RE, MgRE, and Cu2RE compounds. The highest improvement in the creep resistance was obtained in ZC63-3RE(La) and ZC63-0.5RE(Ce) alloys but the highest strength was obtained from alloys containing 1% RE(La) and 0.5% RE(Ce). The contradiction between mechanical properties and creep resistance was attributed to the formation of a grain boundary network as the level of RE was increased and also the change in the morphology of the eutectic phases along the grain boundaries from lamellar to bulky shape. Aging caused increase in the mechanical properties of the alloys due to increased the number density of Mg(ZnCu) and Mg(ZnCu)2 phases and spherodizing of the grain boundary eutectic phases.
