بررسی ریزساختار و ترکیب آلیاژ ریختگی منیزیم- نقره- سریم- زیرکونیم (‏QE22‎‏)‏

نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مواد، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 گروه مهندسی مواد، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

3 شرکت مهندسی دقیق فلز ایرانیان، تهران، ایران

10.22034/frj.2019.152201.1056

چکیده

ریخته گری آلیاژهای منیزیوم با استحکام بالا همواره مد نظر محققان بوده است. به همین منظور می توان در ریخته گری آلیاژ QE22 با افزودن مقداری نقره به جای زیرکونیم خواص آلیاژ را بهبود داد. لذا، در این پژوهش ابتدا شبیه سازی ترمودینامیکی توسط نرم افزار Thermo Calc. AB برای ریخته گری آلیاژ QE22 حاوی نقره انجام شد. سپس به منظور آلیاژسازی، منیزیم خالص تجاری در دمای ۷۴۰ درجه سانتی‌گراد و اتمسفر آرگون ذوب و آمیژان Mg-30Zr به مذاب اضافه شد. سپس نقره و فلزات قلیایی به مذاب اضافه شد. ۱۵ دقیقه بعد از همگن شدن، مذاب بوسلیه دستگاه ریخته گری کم فشار ریخته‫گری شد. از میکروسکوپ های نوری و روبشی الکترونی و دستگاه XRD برای مطالعات ریزساختاری و فازی استفاده شده است. همه نمونه‌ها تحت عملیات حرارتی T6 قرار گرفتند ( حرارت دیدن به مدت ۶ ساعت در دمای ۵۲۵ درجه سانتی گراد، کوئنچ در آب شدند و پیرسازی در دمای ۲۰۰ درجه سانتی گراد). سختی سنجی به روش برینل انجام گرفت. آنالیزها نشان داد آلیاژ حاوی ۲۴/۲‎٪ درصد وزنی نقره،۵۲/۱‎٪ درصد وزنی عناصر قلیایی و ۵۵/۰‎٪ درصد وزنی زیرکونیم است. نتایج حاصل از نرم افزار CLEMEX نشان داد ۹۳±۱‎٪ ساختار توسط زمینه شامل ۹۸‎٪ درصد منیزیم اشغال شده و رسوبات یوتکتیک α در داخل دندریت‫ها پراکنده شده است. نتایج آنالیز EDS نشان داد که برخلاف زیرکونیم، نقره و فلزات قلیایی انحلال قابل توجهی در فاز زمینه دارند. در نهایت با عملیات حرارتی محلول سازی و پیر سازی سختی آلیاژ از 43 تا ۴۸ برینل افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها


  1. Kulekci M. K., Magnesium and its alloys applications in automotive industry, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2008, 39(9-10) 851-865.
  2. Dahle A. K., Lee Y.C., Nave M.D., Schaffer P.L., John D.H.S., Development of the as-cast microstructure in magnesium-aluminum alloys, Journal of Light Metals, 2001, 1, 61-72.
  3. Sumida M., Microstructure development of sand-cast AZ- type magnesium alloys modified by simultaneous addition of calcium and neodymium, Journal of Alloys and Compounds, 2008, 460, 619–626.
  4. Emley E.F., Principal of Magnesium Technology, Pergamon Press, 1996.
  5. Kainer K.U., Buch F.V., The current state of technology and potential for further development of magnesium applications, Magnesium Alloy and Technology, 2003, 1-22.
  6. ASM Specialty Handbook, Magnesium and Magnesium Alloy, ASM Publication, 1999.
  7. Metals Handbook, Casting, ASM International, Vol. 15, 9th Ed, 1988.
  8. Xiaoqin Z., Qudong W., Yizhen L., Influence of beryllium and rare earth additions on ignition – proof magnesium alloys, Journal of Materials Processing Technology, 2001, 112, 17-23.
  9. You B.S., Park W.W., The effect of calcium additions on the oxidation behavior in magnesium alloys, Scripta Mater., 2000, 42, 1089-1094.
  10. Strauss K., Applied Science in the Casting of Metals, Pergamon Press,1970
  11. Alans L., Henry H., Inclusion in molten magnesium and potential assessment technique, Journal of Metals, October, 1996, 47-51.
  12. Pettersen G., Ovrelid E., Characterization of the surface films formed on molten magnesium in different protective atmospheres, Materials Science and Engineering A, 2002, 332, 285-294.
  13. Polmear I.J., Light Alloys: Metallurgy of Light Metals, First Edition, 1981.
  14. Motegi T., Yano E., Tamura Y., Clarification of grain refining mechanisms of super heat-treated Mg-Al-Zn alloy casting, Materials Science Forum, 2000, 350-351, 191-198.
  15. Nishino N., Kawahara H., Shimizu Y., Magnesium Alloy and Method of Producing the Same, US Patent, 6395224, 2002.
  16. Tamura Y., Motegi T., Kono N., Sato E., Effect of minor elements on grain size of Mg9%Al alloy, Materials Science Forum, 2000, 350-351, 199-204.
  17. غنی‌آبادی ا.، شبستری س.، اثر فرآیند نیمه جامد محفظه چرخان بر مشخصه‌های انجمادی، کوهرنسی دندریت‌ها و ریزساختار آلیاژ منیزیم AZ91، پژوهش‌نامه ریخته‌گری، 1397، 2(3) 146-135.‌
  18. dbook, Properties and Selection: Nonferrous Alloy and Special Purpose Materials, ASM International, Vol. 2, 9th Ed, 1988.
  19. پریدری ش.، ثقفیان لاریجانی ح. و عیسی‌آبادی ق.، اثر کلسیم بر مقاومت به اکسیداسیون و سیالیت آلیاژ منیزیم ‏AZ91‎، پژوهش‌نامه ریخته‌گری، 1397، 2(3) 200-193.
  20. Brace A.W., Magnesium Casting Technology, London Chapman & Hal Ltd., 1957.
  21. Metals Handbook, Heat Treatment, ASM International, Vol. 4, 9th Ed, 1988.
  22. Brooks C. R., Heat Treatment, Structure and Properties of Nonferrous Alloys, American Society for Metals, 1982.