بررسي نقش دما و ميزان كسر جامد بر ريز ساختار و خواص مكانيكي آلياژ منيزيم AZ91 توليد شده به روش فرآيند ريخته گري نيمه جامد

كارشناسي ارشد

صنايع خودروسازي و هوافضا، از مهم ترين صنايع دوران اخير محسوب مي شوند. از راه هاي متالورژيكي پيشرفت و بهبود كيفي و كمّي اين صنايع، جايگزيني آلياژهاي منيزيمي به جاي آلياژهاي پركاربرد آلومينيم و فولاد؛ به دليل استحكام ويژه ي بالاتر نسبت به اين دو آلياژ است. با اين حال، توليد قطعات منيزيمي به روش هاي معمول ريخته گري، احتمال وجود عيوب را به همراه دارد. يكي از روش هاي نوپا جهت كاهش اين عيوب، فرآيند هاي نيمه جامد هستند. همچنين با به كارگيري روش نيمه جامد، توانايي ايجاد تغيير در مورفولوژي ريزساختار، حاصل مي شود. بنابراين مي توان خواص مكانيكي و فيزيكي آلياژهاي منيزيمي را تحت تاثير قرار داد. در اين پژوهش، از روش نيمه جامد رئوكست همراه با اعمال تنش برشي براي ايجاد مورفولوژي غير دندريتي آلياژ AZ91 استفاده شده است. با انجام آناليز حرارتي در حين فرآيند نيمه جامد، ارتباط بين دما و تنش برشي و كسر جامد، شناسايي شد. نتايج متالوگرافي، ايجاد ريزساختار غير دندريتي را با سرعت هاي چرخش RPM 180 و RPM 210 تاييد كرد. تطابق تصاوير متالوگرافي و نتايج آناليز حرارتي، نشان داد مكانيزم ايجاد مورفولوژي غير دندريتي، ايجاد جريان سيال جابجايي موثر در افزايش تعداد و عمر هسته ها، ايجاد رشد چند جهته دندريت اوليه و كاهش گراديان حرارتي و غلظتي و ذوب مجدد ريشه بازوهاي دندريت ثانويه، بوده است. بيشترين كرويتِ دانه هاي غير دندريتي شده (72/0)، همراه با بيشترين چگالي سطحي دانه هاي غير دندريتي و كمترين اندازه دانه، در اعمال تنش برشي به مخلوط نيمه جامد با سرعت RPM 180 تا دماي °C 585 حاصل شد. در همين شرايط، استحكام نهايي، استحكام تسليم فشاري و چقرمگيِ حاصل از آزمايش ضربه، به ترتيب 25% ، 33 % و 49 % افزايش داشته است. افزودن %1 كلسيم به AZ91، موجب افزايش استحكام نهايي، تسليم و چقرمگي ضربه به ترتيب 26% ، 57% و 48% شده است؛ گرچه انعطاف پذيري افت پيدا كرده است. با افزودن 1% كلسيم همزمان با اعمال فرآيند نيمه جامد در شرايط بهينه، افزايش استحكام نهايي و تسليم و چقرمگي به ترتيب 50 % ، 88% و 85% حاصل مي شود. نتيجه ي بسيار مهم همزماني بهبود استحكام و انعطاف پذيري بوده كه منجر به افزايش شديد چقرمگي شده است. در واقع، با اعمال فرآيندِ RCP در شرايط بهينه ، بر آلياژ AZ91 و AZ91-1Ca، نمونه، تحت بار ضربه اي، به ترتيب 49 % و 85 % ، انرژي بيشتر تا شكست، جذب مي كند. واژه هاي كليدي: آلياژ منيزيم، فرآيند نيمه جامد، RCP، ريزساختار غير دندريتي، چقرمگي،آناليز حرارتي

192165

دانشگاه علم و صنعت ايران

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دكتر سعيد شبستري