تاثیر عملیات حرارتی پیرسختی و فرآیند اکستروژن بر خواص مکانیکی آلیاژ Al-3Mg-2.5Cu-xEr

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 13، دوره 35، شماره 1 - شماره پیاپی 33، فروردین 1403، صفحه 1-10   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2023.82403.1109

نویسنده

محمد علی پور^*

مهندسی مواد، دانشکده مکانیک، گروه مهندسی مواد، دانشگاه تبریز. ایران.

چکیده

در این مقاله، اثر جوانه زای Al-30Er، عملیات حرارتی و فرآیند اکستروژن بروی آلیاژ آلومینیوم Al-3Mg-2.5Cu مورد بررسی قرار گرفت. آمیژان نادر خاکی Al-30Er در درصدهای 0.5، 1، 1.5 و 2 ایربیوم به مذاب در دمای 750 درجه سانتیگراد افزوزده شد. مقدار بهینه ی Er برابر یک درصد وزنی به دست آمد. مطالعات ریزساختاری و شکست نگاری با میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف سنجی پراش اشعه ایکس انجام شد. عملیات حرارتی T6 شامل همگن سازی، کوئنچ سریع تا دمای اتاق و پیرسازی در دمای 120 C به مدت 24 ساعت، برای دست یابی به استحکام بیشینه صورت گرفت. جهت از بین بردن تخلخل داخل نمونه ها و بهبود استحکام نمونه ها از فرآیند اکستروژن با نسبت 6 به 1 استفاده شد. برای نمونه های اولیه جهت اکستروژن قطر استوانه اولیه 29 میلی متر می باشد. با افزودن جوانه زا و اعمال عملیات حرارتی T6 و فرایند اکستروژن، بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی حاصل شد. میانگین استحکام کششی نهایی (UTS) نمونه ها قبل و بعد از عملیات حرارتی T6 و فرایند اکستروژن از 225 MPa تا 602 MPa افزایش یافت. افزودن یک درصد وزنی Er، اعمال عملیات حرارتی و فرایند اکستروژن، باعث ایجاد 167% بهبود در استحکام کششی در مقایسه با آلیاژ آلومینیوم پایه گردید.

کلیدواژه‌ها

نادر خاکی؛ عملیات حرارتی؛ خواص مکانیکی؛ ریزساختار

مراجع

[1] J. Hirsch, “Aluminium in innovative light-weight car design,” Materails Transaction, Vol. 52, no. 5, pp. 818-824, (2011).  https://doi.org/10.2320/matertrans.L-MZ201132

[2] T. Dursun, C. Soutis, “Recent developments in advanced aircraft aluminium alloys,“ Materials and Design, Vol. 56, pp. 862-871, (2014). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.12.002

[3] A. Haghparast, M. Nourimotlagh and M. Alipour, “Effect of the strain-induced melt activation (SIMA) process on the tensile properties of a new developed super high strength aluminum alloy modified by Al-5Ti-1B grain refiner,” Materials Characterization, Vol. 71, pp. 6-18, (2012). https://doi.org/10.1016/j.matchar.2012.05.015

[4] M. Alipour, M. Emamy, “Effects of Al–5Ti–1B on the structure and hardness of a super high strength aluminum alloy produced by strain-induced melt activation process,” Materials and Design, Vol. 32, pp. 4485-4492, (2011).

https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.03.044

[5] M. Alipour, M. Emamy,  R. E. Farsani, M. H. Siadati and  H. Khorsand, “Effects of a modified SIMA process on the structure, hardness and mechanical properties of Al-12Zn-3Mg-2.5Cu alloy,” Iranian Journal of Materials Science and Engineering, Vol. 12, pp. 77-88, (2015).

[6] M. Alipour, B.G. Aghdam, H.E. Rahnoma and M. Emamy, “Investigation of the effect of Al–5Ti–1B grain refiner on dry sliding wear behavior of an Al–Zn–Mg–Cu alloy formed by strain-induced melt activation process,” Materials and Design, Vol. 46, pp. 766-775, (2013). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.10.058

[7] M. Alipour, M. Emamy, S.H.S. Ebrahimi, M. Azarbarmas, M. Karamouz and J. Rassizadehghani, “Effects of pre-deformation and heat treatment conditions in the SIMA process on properties of an Al-Zn-Mg-Cu alloy modified by Al-8B grain refiner,” Materials Science and Engineering A, Vol. 528, pp. 4482-4490, (2011).

https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.02.026

[8] M. Alipour, M. Emamy, M. Azarbarmas and M. karamouz, “Effects of Al-5Ti-1B master alloy on the microstructural evaluation of a highly alloyed aluminum alloy produced by SIMA process,” AIP Conference Proceedings, Vol. 1252, no. 1, pp. 1060-1072, (2010). https://doi.org/10.1063/1.3457501

[9] M. Alipour, M. Emamy, J. Rasizadeh, M. Karamouz and M. Azarbarmas, “Effects of Al-8B grain refiner on the structure, hardness and tensile properties of a new developed super high strength aluminum alloy,” TMS Annual Meeting,  Vol. 2, pp. 309-320, (2011).  http://dx.doi.org/10.1002/9781118062142.ch38

[10] G.S. Pradeep Kumar, P.G. Koppad, R. Keshavamurthy and M. Alipour, “Microstructure and mechanical behaviour of in situ fabricated AA6061–TiC metal matrix composites,” Archives of Civil and Mechanical Engineering, Vol. 17, no. 3, pp. 535-544, (2017).  https://doi.org/10.1016/j.acme.2016.12.006

[11] M. Alipour, M. Emamy, J. Rasizadeh, M. Karamouz and M. Azarbarmas, “Effects of Al-5Ti-1B grain refiner on the structure, hardness and tensile properties of a new developed super high strength aluminum alloy,” TMS Annual Meeting, Vol. 3,pp 833-842, (2011). https://doi.org/10.1002/9781118062173.ch105

[12] M. Alipour, M. Azarbarmas, F. Heydari, M. Hoghoughi, M. Alidoost and M. Emamy, “The effect of Al-8B grain refiner and heat treatment conditions on the microstructure, mechanical properties and dry sliding wear behavior of an Al-12Zn-3Mg-2.5Cu aluminum alloy,” Materials and Design, Vol. 38, pp. 64-73, (2012).

https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.02.008

[13] S.S. Mirjavadi, M. Alipour, A.M.S. Hamouda, M.K. Besharati Givi and  M. Emamy,”Investigation of the effect of Al-8B master alloy and strain-induced melt activation process on dry sliding wear behavior of an Al-Zn-Mg-Cu alloy” Materials and Design, Vol. 53, pp. 308-316, (2014).https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.07.013

[14] B.M. Afshari, , S.S. Mirjavadi, Y.A. Dolatabad, M. Aghajani, M.K.B. Givi, M. Alipour and M. Emamy,” Effects of pre-deformation on microstructure and tensile properties of Al—Zn—Mg—Cu alloy produced by modified strain induced melt activation,” Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition), Vol. 26, no. 9,  pp. 2283-2295, (2016). https://doi.org/10.1016/S1003-6326(16)64349-2

[16] M. Alipour, M. Emamy, J. Rasizadeh, M. Azarbarmas and M. Karamouz, ”Effect of predeformation and heat treatment conditions in the modified SIMA process on microstructural of a new developed super high-strength aluminum alloy modified by A1-8B grain refiner,” TMS Annual Meeting, Vol. 3, pp. 843-853, (2011).

https://doi.org/10.1002/9781118062173.ch106

[17] M. Alipour, M. Emamy, J. Rasizadeh, M. Karamouz and M. Azarbarmas, ”Effects of Al-8B grain refiner on the structure, hardness and tensile properties of a new developed super high strength aluminum alloy,”  TMS Annual Meeting, Vol. 2, pp. 309-320, (2011).http://dx.doi.org/10.1002/9781118062142.ch38