بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ 5083 Al تولید شده به روش انجماد سریع

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ، مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

10.22034/frj.2021.291894.1136

چکیده

ساختار جامدات تحت تأثیر پارامترهای انجماد مخصوصا سرعت سردکردن و تحت تبرید قـرار دارد. به خوبی مشخص شده است که سرعت انجماد نقش مهمی در زمینه اصلاح ساختار فلزات بازی می کند و در نتیجه قویا روی خواص مکانیکی تاثیر خواهد گذاشت. در تحقیق حاضر از روش مذاب ریسی جهت ایجاد سرعت بـالای سـرد کـردن مذاب و تولید نمونه های نواری شکل در آلیاژ آلومینیم5083 استفاده شد. سپس، خواص و ریزساختار به دست آمـده بـا اسـتفاده از میکروسـکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونـی روبشـی (SEM)، پراش اشـعه x (XRD) و میکروسختی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به خوبی نشان می دهد که سرعت بالای سرد کردن در این روش از طریق تشکیل فازهای کروی شکل بین فلزی و غنی از آهن، منگنز، منیزیم و سیلیسیم با ابعاد نانو (تا nm 50( که به طور یکنواخت در ریزساختار توزیع شده اند و همچنین استحکام بخشی محلول جامد ناشی از افزایش حد حلالیت عناصر در فرآیند انجماد سریع، سبب اصلاح ریزساختار و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی نمونه های مذاب ریسی حاصل در مقایسه با فرآیندهای معمـول ریخته گری می شود. به طوری که میزان سختی نوارهای مذاب ریسی نسبت به نمونه حاصل از روش های معمول ریخته گری بـه میـزان بیش از دو برابر افزایش نشان می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Paulin I., Donik C., Cvahte P., Godec M., Bimodal microstructure obtained by rapid solidification to improve the mechanical and corrosion properties of aluminum alloys at elevated temperature, Metals, 2021, 11, 230, 1-12.
[2] Bazarnik P., Lewandowska M., Kurzydlowski K.J., Mechanical behavior of ultrafine grained Al-Mg alloys obtained by different processing routes. Archives of Metallurgy and Materials, 2012, 57, 869-876.
[3] Telkamp V.L., Lavernia E.J., Processing and mechanical properties of nanocrystaline 5083 Al alloy, Nanostructured Materials, 1999, 12, 249-252.
[4] Huskins E.L., Co B., Ramesh K.T., Strengthening mechanisms in an Al–Mg alloy, Materials Science and Engineering A, 2010, 527, 1292-1298.
[5] Tokarski T., Thermo-mechanical processing of rapidly solidified 5083 aluminum alloy, Structure and Mechanical Properties, Archives of Metallurgy and Materials, 2015, 60, 177-18.
[6] Anna K., Ludwig B., Piotr K., Makoto S., Mechanical and structural characterization of rapidly solidified Al-Fe-Mg alloys, Solid State Phenomena, 2015, 231, 11-18.
[7] Lavernia E. J., Srivatsan T.S., The rapid solidification processing of materials: science, principles, technology, Advances, and Applications, Journal of Materializes Science, 2010, 45, 287–325.
[8] Tokarski T., The effect of plastic consolidation parameters on the microstructure and mechanical properties of various aluminium powders, Materials Science Forum, 2011, 674, 141-146.
[9] Zhang Z., Bian X., Wang Y., Growth of dendrites in a rapidly solidified Al-23 Sr alloy, Journal of Crystal Growth, 2002, 243, 531-538.
[10] Rivlin Z., Research opportunities and the elements of materials science and engineering, Chapter 4, 2001.
[11] Salehi M., Dehghani K., Structure and properties of nanostructured aluminum A413.1 produced by melt spinning compared with ingot microstructure, Journal of Alloys and Compounds, 2008, 457, 357–361.
[12] Dehghani K., Salehi M.A., Salehi M.I., Aboutalebi H., Comparing the melt-spun nanostructured aluminum 6061 foils with conventional direct chill ingot, Materials Science and Engineering A, 2008, 489,  245–252.
[13] Ozturk U., Sunbul S. E., Icon K., Effects of melt spinning process parameters and wheel surface quality on production of 6060 aluminum alloy powders and ribbons, Transaction of Nonferrous Metal Society of China, 2020, 30, 1169−1182.
[14] Yang B., Peng P., et.al., Nucleation behavior and microstructure of single Al-Si12 powder particles rapidly solidified in a fast scanning calorimeter, Journal of Materials Science, 2021, 56, 12881–12897.
[15] Lin Y., Wu B., et.al. The quantitative relationship between microstructure and mechanical property of a melt spun Al–Mg alloy, Materials Science and Engineering A, 2015, 621, 212-217.
[16] Jones H., In rapid solidification of metals and alloys, the Institution of Metallurgist, London, 1982.
[17] Liu Y., Sun Y., et.al., Microstructure and mechanical properties of Al-5Mg-0.8Mn alloys with various contents of Fe and Si cast under near-rapid cooling, Metals, 2017, 7, 428, 1-12.
[18] Liu Y., Luo L., et.al. Effect of Fe, Si and cooling rate on the formation of Fe- and Mn-rich intermetallics in Al–5Mg–0.8Mn alloy, Journal of Materials Science and Technology, 2016, 32, 4, 305-312.
[19] Guo S., Liu Y., Estimation of critical cooling rates for formation of amorphous alloys from critical sizes, Journal of Non-Crystalline Solids, 2012, 358, 2753-2758.
[20] Polmear. I.J, Light Alloys, Metallurgy of Metals, Edward Arnold, 2nd Ed, London, 1989.
[21] Kear B. H., Rapid Solidification Technology, The National Academy Press, Cutting Edge Technologies, Washington, D.C., 1984, 86-108.
[22] Liebermann H. H., Rapidly solidified alloys made by chill block melt-spinning processes, Journal of Crystal Growth, 1984, 70, 497-506.