بررسی رفتار خزش فروروندگی آلیاژهای منیزیم AZ61‒0.7Si‒xCa
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نویننیکو برنجی طهرانی 1 , رضا محمودی 2 , عبدالرضا گرانمایه 3
1 - گروه مهندسی مواد و متالورژی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، پردیس دانشکدههای فنی ، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 - گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
الکلمات المفتاحية: خزش فروروندگی, آلیاژ AZ61‒0.7Si, مورفولوژی Mg2Si, مکانیزم خزش,
ملخص المقالة :
در این تحقیق رفتار خزش فرورندگی با فرورنده هرمی آلیاژهای AZ61‒0.7Si‒xCa, ( x = 0.2, 0.5, 1.0 wt%) در شرایط ریختگی و تحت نیروی ثابت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی‌های ریز ساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD)، نشان دادند که افزودن کلسیم، با تشکیل فازهای پایدار در برابر حرارت CaMgSi و CaSi2 و از طریق مکانیزم جوانه‌زنی ناهمگن، سبب تغییر در مورفولوژی فاز Mg2Siاز شکل حروف چینی به شکل چند وجهی و در نهایت سبب بهبود خواص مکانیکی آلیاژ شده است. رفتار خزش فروروندگی این آلیاژها در محدوده دمایی 523-448 کلوین تحت نیروهای ثابت 5 و 15 نیوتن بررسی شد. در کلیه‌ی آلیاژها، در رژیم تنشی پایین، توان تنشی بین 7-4 و انرژی فعالسازی نزدیک به انرژی فعالسازی نفوذ از طریق هسته نابجایی‌های منیزیم، مکانیزم خزش را لغزش ویسکوز نابجایی‌ها معرفی می‌نماید. در رژیم تنشی بالا، توان تنشی بین 14-11 و انرژی فعالسازی بسیار نزدیک به انرژی فعالسازی نفوذ در خود منیزیم، مکانیزم غالب را، صعود نابجایی‌ها به همراه مقادیری تنش برگشتی، مشابه آنچه در آلیاژهای سخت شونده رسوبی مشاهده شده است، پیش‌بینی می‌کند. همچنین در تحقیق حاضر نشان داده شده است که آزمون خزش فروروندگی با نیروی ثابت می‌تواند در بررسی رفتار خزشی آلیاژهای ریختگی منیزیم، مورد استفاده قرار گیرد.
References:
1- I.J. Polmear, Light Alloys, Metallurgy of light metals, 3rd ed., Amold, London, 1995.
2-Y.C. Lee, A.K. Dahle, D.H. StJohn, “The role of solute in grain refinement of magnesium”, Metallurgical and Materials Transactions A, 2000, Vol. 31, pp. 2895–2906.
3-A.A. Lou, “Magnesium: Current and potential automotive applications”, Journal of the Minerals, Metals and Materials Society, 2002, Vol. 54, pp. 42–48.
4-B.L. Mordike, “Development of highly creep resistant magnesium alloys”, Journal of Materials Processing Technology, 2001, Vol. 117, pp. 391–394.
5-A. Luo, and M.O. Pekguleryuz, “Review–Cast magnesium alloys for elevated temperature applications”, Journal of Materials Science, 1994, Vol. 29, pp. 5259–5271.
6-K.U. Kainer, Magnesium Alloys and Technology, Wiley–VCH, Weinheim, 2003, pp. 1–23.
7-F. Kabirian, R. Mahmudi, “Effects of Zr Additions on the Microstructure and Impression Creep Behavior of AZ91 Magnesium”, Metallurgical and Materials Transactions A, 2010, Vol. 41A, pp. 3488–3498.
8-M.O. Pekguleryuz and A.A. Kaya, “Creep resistance magnesium alloys for power train applications”, Advanced Engineering Materials, 2003, Vol. 5, pp. 866–879.
9-I.J. Polmear, Light Alloys, 2nd ed., Chapman and Hall Inc., New York, 1989, pp. 170–188.
10-H. Gjestland, G. Nussbaum, G. Regazzoni, O. Lohne, O. Bauger, Stress–relaxation and creep behaviour
13 مجله مواد نوین/ جلد 9/شماره 3 / بهار 1398
of some rapidly solidified magnesium alloys, Materials Science and Engineering A, 1991, Vol. 134, pp. 1197–1200.
11-L. Liao, X. Zhang, H. Wang, “Precipitation behavior and damping characteristic of Mg–Al–Si alloy”, Materials Letters, 2005, Vol. 59, pp. 2702–2705.
12-G.Y. Yuan, Z.L. Liu, Q.D. Wang, W.J. Ding, “Microstructure refinement of Mg–Al–Zn–Si alloys”, Materials Letters, 2002, Vol. 56, pp. 53–58.
13-Y. Lu, Q. Wang, X. Zeng, W. Ding, Y. Zhu, “Effect of Si on the precipitatiom behavior of Mg–6Al alloy”, Journal of Materials Science Letters, 2001, Vol. 20, pp. 397–399.
14-M.O. Pekguleryuz, “Development of Creep Resistant Magnesium Diecasting Alloys”, Materials Science Forum, 2000, Vol. 350–351, pp. 131–140.
15-M.B. Yang, J. Shen, L. Bai, F.S. Pan, “Effects of Sr on the microstructure, tensile and creep properties of AZ61–0.7Si magnesium alloy”, 2009, Vol. 16, pp. 89–95
16-A. Srinivasan, U.T.S. Pillai and B.C. Pai, “Microstructure and mechanical properties of Si and Sb added AZ91 magnesium alloy”, Metallurgical and Matreials Transactions A, 2005, Vol. 36A, pp. 2235–2243.
17-A.R. Geranmayeh, R. Mahmudi, “Indentation creep of a cast Mg–6Al–1Zn–0.7Si alloy”, Materials Science and Engineering A, 2014, Vol. 614, pp. 311–318.
18-A. Srinivasan, J. Swaminathan, M.K. Gunjan, U.T.S. Pillai and B.C. Pai, “Effect of intermetallic phases on the creep behavior of AZ91 magnesium alloy”, Materials Science and Engineering A, 2010, Vol. 527, pp. 1395-1403.
19-A. Srinivasan, J. Swaminathan, U.T.S. Pillai, K. Guguloth and B.C. Pai, “Effect of combined addition of Si and Sb on the microstructure and creep properties of AZ91 magnesium alloy”, Materials Science and Engineering A, 2008, Vol. 485, pp. 86–91.
20-J.J. Kim, D.H. Kim, K.S. Shin, N.J. Kim, “Modification of Mg2Si morphology in squeeze cast alloys by Ca or P addition”, Scripta Materialia, 1999, Vol. 41, pp. 333–340.
21-A. Juhasz, P. Tasnadia and I. Kovacs, “Superplastic indentation creep of lead-tin eutectic”, Journal of Materials Science Letters, 1986, Vol. 5, pp. 35-36
22-A.K. Mukherjee, J.E. Bird, J.E. Dorn, “Experimental correlation for high temperature creep”, Trans. Am. Soc. Met. Trans. ASM, 1969, Vol. 62, pp. 155– 179.
23-R. Roumina, B. Raeisinia, R. Mahmudi, “Indentation creep of antimonial lead alloys” , Journal of Materials Science Letters, 2003, Vol. 22, pp. 1435–1437.
24-A. Juhasz, P. Tasnadia, I. Kovacs, “Superplastic indentation creep of lead-tin eutectic”, Journal of Materials Science Letters, 1986, Vol. 5, pp. 35–36.
25-P.M. Sargent, M. Ashby, “Indentation creep”, Materials science and technology, 1992, Vol. 8, pp. 594–601.
26-N. Miyazaki, N. Adachi, Y. Todaka, H. Miyazaki, Y. Nishino, “Thermoelectric property of bulk CaMgSi intermetallic compound”, Journal of Alloys and Compounds, 2016, Vol. 08, p. 227.
AZ61‒0.7Si‒xCa 14 بررسی رفتار خزش فروروندگی آلیاژهای منیزیم
27-J. Grobner, I. Chumak, R. Schmid-Fetzer, “Experimental study of ternary Ca–Mg–Si phase equilibria and thermodynamic assessment of Ca–Si and Ca–Mg–Si systems”, Journal of Intermetallics, 2003, Vol. 11, pp. 1065–1074.
28-Y. Guangyin, L. Manping, D. Wenjiang, A. Inoue, “Microstructure and mechanical properties of Mg–Zn–Si-based alloys”, Materials Science and Engineering A, 2003, Vol. 357, pp. 314–320.
29-J. Kim, D. Kim, K.S. Shin and N.J. Kim, “Modification of Mg2Si morphology in squeeze cast Mg–Al–Zn–Si by Ca or P addition”, Scripta Materialia, 1999, Vol. 41, pp. 333–340.
30-J.P. Poirier, Creep of Crystals, High Temperature Deformation Processes in Metals,Ceramics and Minerals, Cambridge University Press, New York, 1985, pp. 94–144.
31-A. R. Geranmayeh, R. Mahmudi, “Compressive and impression creep behavior of a cast Mg–Al–Zn–Si alloy”, Materials Chemistry and Physics, 2013, vol. 139, pp. 79–86.
32-G. Nayyeri and R. Mahmudi, “Enhanced creep properties of a cast Mg–5Sn alloy subjected to aging-treatment”, Materials Science and Engineering A, 2010, Vol. 527, pp. 4613–4618.
33-G. Nayyeri and R. Mahmudi, “The microstructure, creep resistance, and high-temperature mechanical properties of Mg–5Sn alloy with Ca and Sb addition, and aging treatment”, Materials Science and Engineering A, 2010, Vol. 527, pp. 5353–5359.
34-G. Nayyeri and R. Mahmudi, “The microstructure and impression creep behavior of cast Mg–5Sn–xCa alloys”, Materials Science and Engineering A, 2010, Vol. 527, pp. 2087–2098.
35-B. Kondori and R. Mahmudi, “Impression creep characteristics of a cast Mg alloy”, Metallurgical and Materials Transactions A, 2009, Vol. 40A, pp. 2007–2015.
36-H. Somekawa, K. Hirai, H. Watanabe, Y. Takigawa, K. Higashi, "Dislocation creep behavior in Mg–Al–Zn alloys", Materials Science and Engineering A, 2005, Vol. 407, pp. 53–61.
37-E. Mohammadi Mazraeshahi, B. Nami, S.M. Miresmaeili, Investigation on the impression creep properties of a cast Mg–6Al–1Zn magnesium alloy, Materials & Design, 2013, Vol. 51, pp. 427–431.
38-O.D. Sherby and P.M. Burke, “Mechanical behavior of crystalline solids at elevated temperature”, Progress in Materials Science, 1968, Vol. 13, pp. 323–390.
