تأثير الزركونيوم والنيكل على البنية المجهرية وقابلية التشكيل والخواص الميكانيكية لسبيكة ألمنيوم-مغنيسيوم-سيليكون
Influence of Zr and Ni on Microstructure, Formability and Mechanical Properties of Al-Mg-Si Alloy
- الباحث
- صبا جميل حسن عليوي
- المشرف
- سعد حميد الشافعي - باسم محيسن الزبيدي
- الجامعة
- جامعة بابل
- الكلية / القسم
- هندسة المواد / هندسة المعادن
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2024
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Al-Mg-Si alloy;Zirconium;Nickel;Formability
الملخص
تتمتع سبيكة AA6111 بأهمية كبيرة في التطبيقات الهيكلية للسيارات بسبب كثافتها المنخفضة وقوتها العالية وقابليتها الجيدة للتشكيل ومقاومتها الجيدة للتآكل .تهدف هذه الدراسة إلى دراسة تأثير إضافة الزركونيوم و/أو النيكل والدرفلة الباردة والتعتيق الاصطناعي على الخصائص الفيزيائية والميكانيكية والكهروكيميائية لسبائك 4/46111. في هذه الدراسة تم تحضير Alaa) ( 1 شف AA6111+0.41wt%Ni +AA611140.54wt%Zr و (AAG61 1140.43 wt%Zr+0.85wt%Ni باستخدام طريقة السباكة بالتحريك. تم استخدام فرن الحث الكهربائي مع محرك رباعي الشفرات لسباكة جميع السبائك، مع مراعاة استخدام جو غاز الأرجون الخامل. تم اجراء معاملة التجانس الحرارية على أربع سبائك فقط عند درجة حرارة 500 درجة مئوية لمدة 8 ساعات .بعد cll تمت درفلة جميع السبائك عند درجة حرارة الغرفة بمعدل سرعة ثابت قدره 32 دورة/الدقيقة حتى الوصول إلى معدل اختزال قدره 235 من السمك الأصلي خلال 14 تمريره من الدرفلة. تمت معاملة الصفائح المدرفلة حرارياً عند درجة حرارة 540 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة وأخمادها بالثلج متبوعة بمعاملة التعتيق الاصطناعي عند 180 درجة مئوية لمدة 10 ساعات. ثم خضعت العينات لتحليل التركيب الكيميائي، حيود الأشعة السينية (XRD) ، مراقبة البنية الدقيقة، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) ، التحليل الطيفي المشتت للطاقة (8105)، اختبارات الصلادة والشد والكهروكيميائية. كشف نمط XRD عن حيود الطور Mg2Si من سبيكة4,46111, و الاطوار الرئيسية ( 4132 و (ABN من سبيكة AAGI11 مع إضافات الزركونيوم و/أو النيكل. أرتفعت قيم الصلادة للسبائك مع إضافة عناصر السبك (الزركونيوم والنيكل) وكذلك مع عملية الدرفلة على البارد والتعتيق الاصطناعيء ولكن أفضل نسبة تحسن للصلابة كانت لسبائك 96711 AAG61114+0.41 مع التجانس والتي بلغت 9782.22 مقارنة بسبيكة 1 ١ه المصبوبة .أظهرت الخواص الكهروكيميائية ونتائج التآكل لسبيكة 8/86111 تحسناً Us gale بعد إضافة الزركونيوم و/أو النيكل في محلول 903.5 كلوريد الصوديوم ، حيث انخفض معدل التاكل من 16.074* 10° mpy و 12.918* 10° mpy من سبيكة 8486111 مع oss المجانسة، على التوالي، الى 4.523* 10° mpy و 4.416* 10° mpy من سبيكة ممح وبدون المجانسة، على التوالي، والتي كانت أفضل مقاومة للتآكل حيث وصلت نسبة التحسن إلى 071.86؟ و 9072.53 . زادت مقاومة الخضوع ومقاومة الشد للسبيكة الأساسية مع كل من الدرفلة على البارد والتعتيق الاصطناعي، Gus بلغت نسبة التحسن %11.39.5%15.69 على التوالي .أظهرت جميع السبائك ، دون استثناء ، تحسنا ملحوظا وزيادة في مقاومة الخضوع ومقاومة الشد بعد الدرفلة على البارد والتعتيق الصناعي .ومع cll فإن أفضل تحسن في YS و UTS كان مع إضافة الزركونيوم و/أو النيكل .أظهرت سبيكة AA611140.54wt%Zr بدون التجانس أفضل مقاومة خضوع ومقاومة شدء وكانت نسبة التحسن 75.16% و 28.47% على التوالي.
Abstract
AA6111 alloy is of great interest for automotive structural applications because of its low density, high strength, good formability, and good corrosion resistance. This study aims to investigate the effect of adding zirconium and/or nickel, cold rolling and artificial ageing on the physical, mechanical and electrochemical properties of AA6111 alloy. In this study, the AA6111, AA6111+0.54wt%Zr, AA6111+0.41wt%Ni and AA6111+0.43wt%Zr+0.85wt%Ni alloys were prepared by using the stir casting method. An electric induction furnace with a four-blade stirrer was used to cast all the alloys, taking into account the use of argon inert gas atmosphere. Homogenization heat treatment was performed on only four alloys at a temperature of 500 °C for 8 hours. Then, all alloys were rolled at room temperature at a constant speed rate of 32 rpm until reaching a reduction rate of 35% of the original thickness through 14 passes of rolling. The rolled sheets were solution heat treated at 540°C for 30 minutes and quenched in ice followed by artificial ageing treatment at 180°C for 10 hours. The samples then underwent Chemical composition analysis, X-ray diffraction (XRD), microstructure observation, scanning electron microscope (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), hardness, tensile and electrochemical Tests. The XRD pattern revealed the diffraction of the Mg2Si phase of the AA6111 alloy and the main phases (Al3Zr and Al3Ni) of the AA6111 alloy with additions of zirconium and/or nickel. The hardness values of the alloys increased with the addition of the additional alloying elements (zirconium and nickel), as well as with the cold rolling process and artificial ageing, but the best hardness improvement percentage was for the AA6111+0.41wt%Ni alloy with homogenization which was 82.22% compared with as cast AA6111 alloy. The electrochemical properties, the results of corrosion of AA6111 alloy illustrated significant improvement after the addition of Zr and/or Ni in 3.5% sodium chloride solution, where the corrosion rate decreased from 16.074×10-3 mpy and 12.918 ×10-3 mpy of AA6111 alloy with and without homogenization, respectively to 4.523×10-3 mpy & 4.416×10-3 mpy of AA6111+0.54wt%Zr alloy with and without homogenization, which were the best corrosion resistance where the improvement percentage reached to 71.86% and 72.53%. The yield strength and tensile strength of the base alloy increased with both cold rolling and artificial ageing, where the improvement percentage were 15.69% and 11.39% respectively. All alloys, without exception, showed a noticeable improvement and increase in yield strength and tensile strength after cold rolling and artificial ageing. However, the best improvement in YS and UTS was with the addition of zirconium and/or nickel. The AA6111+0.54wt%Zr alloy without homogenization showed the best yield strength and tensile strength, the improvement percentage were 75.16% and 28.47% , respectively.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.