دراسة تأثير معاملات متساوية درجة الحرارة والباردة والزمهريرية على الخواص الموحدة والدورية لسبيكة الألمنيوم نوع (Al-Mg-Si)

Studying the Effect of Isothermal, Cold and Cryogenic Treatments on Monotonic and Cyclic Properties of Aluminum Alloy Type (Al-Mg-Si)

البحث في الرسائل

الباحث: مروان عباس مظلوم
المشرف: علي حسين عتيوي - جمال جلال داود
الجامعة: الجامعة التكنولوجية
الكلية / القسم: قسم هندسة المواد / هندسة المواد
الشهادة: دكتوراه
السنة: 2022
لغة الرسالة: انكليزي
الكلمات المفتاحية: Cryogenic treatment;Al-Mg-Si alloy;Cyclic properties;Heat treatment

الملخص

حاول هذا البحث دراسة تأثير معاملات التلدين، الأصلاد بالترسيبء والنتردة على الخواص الميكانيكية الأحادية والدورية وفحوصات البنية المجهرية لسبيكة الألمنيوم 6061 . استعملت وسائط إخماد متنوعة بمعاملة الأصلاد بالترسيب هي الماء بدرجة حرارة الغرفة، المجمد المحليء الثلج الجاف (المعاملة الباردة)، النتروجين السائل (المعاملة الزمهريرية). كانت درجات حرارة التعتيق (230 ,170,200) درجة سيليزية لفترات زمنية مختلفة (2,4,6,8,10) ساعة. أجريت معاملة النتردة على السبيكة المختارة لتحسين صلادتها ومقاومتها للبلى نتيجة تكوين طبقة نتريد من نتريد الألمنيوم على سطح السبيكة. إن ترسيب GS pall البيني sal (MgoSi) الى الحصول على أعلى صلادة عند (230) سيليزي وزمن (6) ساعة. إن أفضل زمن للتعتيق هو (6) ساعة. بعد الإخماد بالمجمد المحليء تناقصت الصلادة الى ]% بالمقارنة مع الإخماد بالماء عند (230) سيليزي لمدة )6( ساعة بينما إزدادت الصلادة الى %3 عند )170( سيليزي لمدة (10) ساعات Lol بعد الإخماد بالثلج الجاف فقد إزدادت الصلادة الى 7,2.5؟ بالمقارنة مع الإخماد بالماء عند )170( و(200) سيليزي لمدة )6( ساعة. عند الزمن )10( ساعاتء كانت التغيرات بالصلادة )10( و(9.5) و )14( 90 لدرجات الحرارة )170( و(200) و(230) سيليزي على التوالي. بعد الإخماد بالنتروجين السائل مباشرة: إزدادت الصلادة الى 9/04 عند )170( سيليزي bad )6( ساعة. عند الزمن (10) ساعاتء كانت التغيرات بالصلادة (13) و( 15) و(096)15.5 لدرجات الحرارة (170) و(200) و(230) سيليزي على التوالي في حين بعد الإخماد بالنتروجين السائل تدريجيا وعند (10) ساعاتء كانت التغيرات بالصلادة )16( و( 15) 14)5(% لدرجات الحرارة )170( و(200) و(230) سيليزي على التوالي. بعد الإخماد بالمجمد المحلي فقد قلت مقاومة الشد الى 8 و 910 للدرجات )170( و )200( سيليزي على التوالي عند )6( ساعة بينما إزدادت هذه المقاومة الى 92 عند )230( سيليزي. تناقص إجهاد الخضوع الى %18.5 عند )200( سيليزي عند نفس الفترة. بعد الإخماد بالثلج الجاف، تناقصت مقاومة الشد الى 6 و %15.5 للدرجات (170) و (200) سيليزي على التوالي عند الزمن (6) ساعة. كانت التغيرات بإجهاد الخض وع )2( و( 18.5) 4.5)5(% لدرجات الحرارة (170) و(200) و(230) سيليزي على التوالي. بعد الإخماد بالنتروجين السائل مباشرة، تناقصت مقاومة الشد الى 4.5 و 5 للدرجات )170( و )200( سيليزي على التوالي عند )6( ساعة بينما إزدادت هذه المقاومة الى 9/4 عند )230( سيليزي. إنخفض إجهاد الخضوع الى 9,020 عند )200( سيليزي عند نفس الفترة لكن هذا الإجهاد ارتفع الى %2 عند )230( سيليزي. بعد الإخماد بالنتروجين السائل تدريجياء قلت مقاومة الشد الى 4 و 9015.5 للدرجات (170) و (200) سيليزي على التوالي عند (6) ساعة بينما إزدادت هذه المقاومة الى 906 عند )230( سيليزي. تناقص إجهاد الخضوع الى %18 عند )200( سيليزي عند نفس الفترة لكن هذا الإجهاد إزداد الى 5 عند )230( سيليزي. بعد الإخماد بالمجمد المحليء فقد إزدادت طاقة الصدمة الى 40 و 905 للدرجات (170) و )230( سيليزي على التوالي عند (6) ساعة بينما تناقصت هذه الطاقة الى 9/9 عند )200( سيليزي. بعد الإخماد بالثلج ala) فقد إرتفعت طاقة الصدمة الى 53 و %14 للدرجات (170) و (230) سيليزي على التوالي عند )6( ساعة. بعد الإخماد بالنتروجين السائل مباشرة؛ فقد إزدادت طاقة الصدمة الى 47 و 4.5 و 4 للدرجات (170) و (200) و (230) سيليزي على التوالي عند )6( ساعة. بعد الإخماد بالنتروجين السائل تدريجياء فقد إزدادت طاقة الصدمة الى 53 و 9 و %24 للدرجات (170) و (200) و (230) سيليزي على التوالي عند )6( ساعة. عند )6( ساعات وبدرجة (200) سيليزيء كانت الزيادة بحد الكلال 8 و 21 و 24 و 9 للمجمد المحليء الثلج الجافء النتروجين السائل مباشرة، والنتروجين السائل تدريجيا على التوالي. تناقصّ معدل البلى لعينات الإخماد بالماء في درجة حرارة Aa pall المجمد المحلي؛ والثلج الجاف وصولا الى زمن التعتيق (6) ساعة ثم ازداد لجميع درجات حرارة التعتيق. بينت نتائج حيود الأشعة السينية والبنية المجهرية وجود المكونات التالية : (41)؛(118251()51)،(الل.وع4111651(:)3/1) بتراكيز مختلفة. إن زيادة قيمة الصلادة، متانة الصدمة ومقاومة البلى بعد النتردة بالبلازما يعود الى تكوين طبقة نتريد صلدة من نتريد الألمنيوم (AIN) على سطح سبيكة الألمنيوم. لوحظت زيادة مهمة بحد الكلال بعد النتردة. تألف الكسر المركب من مظاهر تشبه الألواح بالإضافة الى نتوءات.

Abstract

This research attempts to study the influence of annealing, precipitation hardening, and nitriding treatments on monotonic and repeated mechanical characteristics and microstructural inspections of AA6061. Quenching mediums that used in this labor for precipitation hardening are water at room temperature, local freezer, dry ice (cold treatment), and liquid nitrogen (cryogenic treatment). Ageing temperatures of (170, 200, and 230)°C are used in precipitation hardening for changed intervals of (2, 4, 6, 8, and 10) hours. By construction a nitride coat of aluminum nitride (AlN) on the outward of alloy, plasma nitriding treatment was performed on aluminum-magnesium-silicon alloy to enhance its hardness and wear opposition. The precipitation of the intermetallic compound (Mg2Si) led to the extreme value of hardness at (230)°C for (6) hours. The best ageing interval is (6) hours. After quenching in local freezer, hardness was decreased to 1% in contrast of cooling in water, for ageing temperature of (230)°C at time of (6) h. While the hardness increased to 3% at (170)°C for (10) h. After cooling in waterless ice, hardness was increased to 2.5% in contrast of cooling in water, for ageing temperatures of (170 and 200)°C at time of (6) h. At (10) h, the changes in hardness are (10,9.5, and 14)% for (170,200, and 230)°C, respectively. After cooling in liquid nitrogen directly, hardness was increased to 4% for (170)°C at (6) h. At (10) h, the variations in hardness are (13,15, and 15.5)% for (170,200, and 230)°C, correspondingly. After cooling in liquid nitrogen gradually, the alterations in hardness are (16,15, and 14)% for (170,200, and 230)°C, respectively, for (10) h. After cooling in local freezer, tensile strength was decreased to 8 and 10 percentages for (170 and 200)°C, respectively, at (6) h while this strength increased to 2% for (230)°C. The yield stress was decreased to 18.5% at (200)°C for the similar stage. After cooling in waterless ice, tensile strength was decreased to 6 and 15.5 ratios for (170 and 200)°C, respectively, at (6) h. The alterations in yield stress are (2,18.5, and 4.5)% for (170,200, and 230)°C, respectively. After cooling in liquid nitrogen directly, tensile strength was decreased to 4.5 and 15.5 percentages for (170 and 200)°C, respectively, at (6) h while this strength increased to 4% for (230)°C. The yield stress was decreased to 20% at (200)°C for the equivalent period but this stress increased to 2% for (230)°C. After cooling in liquid nitrogen gradually, tensile strength was decreased to 4 and 15.5 ratios for (170 and 200)°C, respectively, at (6) h while this strength increased to 6% for (230)°C. The yield stress was decreased to 18% at (200)°C for the equal interval but this stress increased to 4.5% for (230)°C. After cooling in local freezer, impact energy was increased to 40 and 5 percentages for (170 and 230)°C, respectively, at (6) h while this energy decreased to 9% for (200)°C. After cooling in waterless ice, impact energy was increased to 53 and 14 percentages for (170 and 230)°C, respectively, at (6) h. After cooling in liquid nitrogen directly, impact energy was increased to 47, 4.5, and 14 percentages for (170, 200, and 230)°C, respectively, at (6) h. After cooling in liquid nitrogen gradually, impact energy was increased to 53, 9, and 24 percentages for (170, 200, and 230)°C, respectively, at (6) h. At six hours for (200)°C, the increments in fatigue boundary are (8,21, 24, and 39)% for local freezer, waterless ice, liquid nitrogen directly, and liquid nitrogen gradually, correspondingly. The wear rate of cooled sections by water at room temperature, local freezer, and waterless ice was decreased primarily until the ageing period of (6) h and then increased at all ageing temperatures. XRD results and microstructural inspections presented the next constituents: (Al), (Si), (Mg2Si), (Mg2Al), and (AlFeSi) in altered concentrations. The rise of hardness magnitude, impact toughness, and wear opposition after plasma nitriding treatment belongs to construction a nitride layer of aluminum nitride (AlN) on the outward of the aluminum alloy. It can be observed that the fatigue boundary was increased significantly after nitriding treatment. A complex breakage involving dish-like facets and cusps is detected for nitrided samples.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.