اثر افزودن زیرکونیم بر ریزساختار و سختی آلیاژ Al-6Zn-2.5Mg-1.5Cu تولیدی به روش آلیاژسازی مکانیکی

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 21، دوره 9، شماره 4، اسفند 1394، صفحه 225-235   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

محمد امین شافعی¹؛ سید جمال حسینی پور²؛ محمد رجبی^{* 3}

¹دانشگاه صنعتی بابل،دانشکده مهندسی مکانیک، گروه مواد

²دانشگاه صنعتی بابل، دانشکده مهندسی مکانیک، گروه مواد

³دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

در این تحقیق تأثیر افزودن زیرکونیم بر ریزساختار و سختی آلیاژ Al-Zn-Mg تهیه‌شده به روش آلیاژسازی مکانیکی موردبررسی قرار گرفت. پودرهای عنصری با ترکیب Al-6Zn-2.5Mg-1.5Cu با افزودن یک و دو درصد وزنی زیرکونیم در زمان‌های مختلف آسیاب شدند. سپس پودرهای آسیاب شده برای مدت 60 ساعت، در فشار 600 مگاپاسکال و دمای 380 درجه سانتی‌گراد برای 30 دقیقه پرس گرم شدند. ریزساختار پودرها و آلیاژهای انسجام‌یافته با استفاده از تفرق اشعه X و میکروسکوپ الکترونی روبشی همراه با آنالیزور EDS بررسی شدند. نتایج نشان داد قسمتی از زیرکونیم در حین آلیاژسازی مکانیکی به زمینه آلومینیم نفوذ کرده است و ترکیبات بین‌فلزی در زمان‌های مختلف آسیاب تشکیل نشده اند. پس از پرس گرم، فاز ‌بین فلزی Al3Zr تشکیل شده است که نه تنها بر رشد دانه بلکه بر سختی هم مؤثر بوده است. بعنوان مثال، میزان سختی نمونه های پرس گرم شده با افزودن یک و دو درصد وزنی زیرکونیم، بترتیب از 4±197 به 3±214 و 4±227 افزایش یافته است. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از الگوهای پراش اشعه ایکس و آزمون سختی سنجی، فاز بین فلزی MgZn2 بیش‌ترین تأثیر را بر روی افزایش سختی دارد. همچنین زیرکونیم به‌عنوان تثبیت‌کننده اندازه دانه موثر است و اندازه دانه نمونه های پرس گرم شده با افزودن دو درصد وزنی زیرکونیم از 4/47 به 3/35 نانومتر کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

آلیاژسازی مکانیکی؛ پرس گرم؛ فاز بین فلزی؛ خواص مکانیکی

مراجع

[1]     J. Polmear, “Light Alloys: From Traditional Alloys to Nanocrystals”, Fourth ed, Elsevier, Melbourne, 2006.

 

[2]     L. Dobrzynska, J. Dutkiewicz, W. Maziarz & A. Goral, “The effect of zirconium addition on microstructure and properties of ball milled and hot compacted powder of Al-12wt% Zn-3wt% Mg-1.5wt% Cu alloy”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 509, pp. 304-308, 2011.

 

[3]     C. Grard, “Aluminium and its alloys”, Cambridge International Science Pub, England, 1920.

 

[4]     S. Khan, B. Farrokh & L. Takacs, “Effect of grain refinement on mechanical properties of ball-milled bulk aluminum”, Materials Science and Engineering A, Vol. 489, pp. 77-84, 2008.

 

[5]     V. Sameljuk, O. D Neikov, A. V. Krajnikov, Y. V. Milman, G. E. Thompson & X. Zhou, “Effect of rapid solidification on the microstructure and corrosion behaviour of Al–Zn–Mg based material”, Corrosion Science, Vol. 49, pp. 276-286, 2007.

 

[6]     Suryanarayana, “Mechanical alloying and milling”, Progress in Materials Science, Vol. 46, pp. 1-184, 2001.

 

[7]     H. Adachi, K. Osamura, K. Kikuchi & J. Kusui, “Effect of Zr addition on dynamic recrystallization during hot extrusion in Al alloys”, Materials Transactions, Vol. 46, No. 2, pp. 211-214, 2005.

 

[8]     J. D. Robson & P. B. Prangnell, “Dispersoid precipitation and process modeling in zirconium containing commercial aluminum alloys”, Acta Materialia, Vol. 49, pp. 599-613, 2001.

 

[9]     L. Dobrzynska, J. Dutkiewicz, W. Maziarz & L. Rogal, “TEM and HRTEM studies of ball milled 6061 aluminium alloy powder with Zr addition”, Journal of Microscopy, Vol. 237, pp. 506-510, 2010.

 

[10] G. K. Williamson & W. H. Hall, “X-ray line broadening from filed aluminum and wolfram”, Acta Materialia, Vol. 1, pp. 22–31, 1953.

 

[11] M. Tavoosi, M. H. Enayati & F. Karimzadeh, “Softening behavior of nanostructured Al–14 wt% Zn alloy during mechanical alloying”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 464, pp. 107–110, 2008.

 

[12] M. Razavi, M. R. Rahimipour & R. Mansoori, “Synthesis of TiC–Al₂O₃ nanocomposite powder from impure Ti chips, Al and carbon black by mechanical alloying”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 450, pp. 463–467, 2008.

 

[13] J. B. Fogagnolo, F. Velasco, M. H. Robert & J. M. Torralba, “Effect of mechanical alloying on the morphology, microstructure and properties of aluminium matrix composite powders”, Materials Science and Engineering A, Vol. 342, pp. 131-143, 2003.

 

[14] Q. Zhang, B. L. Xiao, W. G. Wang & Z. Y. Ma, “Reactive mechanism and mechanical properties of in situ composites fabricated from an Al–TiO₂ system by friction stir processing”, Acta Materialia, Vol. 60, pp.7090-7103, 2012.