تغییر مورفولوژی فازهای ناپایدار در آلیاژهای 3000 و 5000 آلومینیم با دما

مقدمه: مطالعات اخیر وجود فازهای ناپایداری در آلیاژهای آلومینیم سری 3000 و 5000 را نشان داده است که تغییر اندازه و مورفولوژی آنها با عملیات شبه رسوبی می تواند باعث تغییر خواص مکانیکی آلیاژ شود. معمولاً دمای مشخصی برای تغییر مورفولوژی و ریزشدن فازهای ناپایدار گزارش نشده است اما آنچه که مشخص است اندازه و نحوه توزیع این ذرات وابسته به روش تولید و فرآیند تکمیلی می باشد. در این تحقیق، تاثیر دمای عملیات شبه رسوبی بر بهبود استحکام ضربه این رده از آلیاژهای آلومینیم که با روش اکستروژن تولید شده اند، مورد بررسی قرار گرفت.روش : با اکستروژن گرم بیلت 4 اینچی، که با ذوب و ریخته گری قوطی آلومینیمی مستعمل نوشیدنی تهیه شده بود، پروفیلی با سطح مقطع مستطیلی 20 ×10 میلی متر بدست آمد، که نمونه های آزمون ضربه چارپی با برش سیم از آن استخراج شد. سپس عملیات شبه رسوبی شامل شبه محلول سازی در 600 °c/8h و سپس کوئنچ شدن در آب و در ادامه شبه پیرسازی در دماهای 300، 400 و °c 500 به مدت زمان 1 ساعت انجام شد. آزمون ضربه مطابق استاندارد astm e23-06در دمای محیط انجام شد.یافته ها: با افزایش دمای شبه پیرسازی از 300 تا °c 500، استحکام ضربه از 72 تا (j/cm^2) 87 افزایش یافته است. در حالیکه استحکام ضربه نمونه پس از اکستروژن و بدون عملیات بعدی (یعنی نمونه مرجع) (j/cm²) 55 است. این تغییرات در استحکام ضربه در نتیجه ی تغییر در مورفولوژی و توزیع رسوب ها با دمای شبه پیرسازی است. رسوب ها در این آلیاژ ها از نوع مکعبی ، نوع اورتورمبیک و هستند.نتیجه گیری: بهبود خواص مکانیکی مربوط به تغییر مورفولوژی فازهای ناپایدار از شکل چند وجهی و زاویه دار به شکل گرد و کروی ریز و توزیع همگن آن ها در دمای °c500 است.مکانیزم شکست بگونه ای است که در سطح شکست نمونه مرجع دیمپل های با دهانه ی درشت و با گوشه های نسبتاً تیز به قطر میانگین 9.61 میکرومتر و در نمونه ی شبه پیرسازی شده در دمای °c 500 دیمپل های ریز و با گوشه های نسبتاً گردتر به قطر میانگین 5.39 میکرومتر مشاهده می شود که مشابه همین اتفاق فازهای ناپایدار در زمینه ریز شده ند. احتمالاً تبلور مجدد در این دما موجب کوچک شدن دیمپل ها شده است.

the variations, with temperature, of the morphology of metastable phases in 3000 & 5000 aluminium alloys

introduction: : recent studies have shown that in 3000 and 5000 series aluminum alloys metastable phases are present that their size and morphology change with a semi dispersion treatment. nevertheless, there is no consensus about the temperature to achieve the highest fragmentation of metastable phase. on the whole, the size and distribution of dispersoids are dependent on the fabricating method and complementary steps. in this research, the effect of the temperature of post treatment on characteristic of metastable phase and improving the impact strength of the alloys as extruded was investigated.methods: by hot extrusion of 4-inch billet, produced by melting and casting of used beverage aluminum cans, a profile with a rectangular cross-section of 10 × 20 mm was obtained. the samples wire cut from the profile. then, semi dispersion treatment was done in a way, in that the samples which were quasi dissolved at 600°c for 8h followed by water quenching, and then semi aged at temperatures of 300, 400, and 500°c for 1 hour. the charpy impact test was carried out at room temperature according to astm standard e23-06.findings: the results of the charpy impact test showed that with rising semi aging temperature from 300 to 500 °c, impact toughness increases from 72 to 87 (j/cm²). meanwhile, the impact strength of the reference sample (after extrusion and without semi dispersion treatment) is 55 (j/cm²). the change in impact strength is in the result of morphology change and distribution of metastable phases, which are mainly cubic α−𝐴𝑙(𝐹𝑒,𝑀𝑛)𝑆𝑖, orthorhombic 𝐴𝑙6(𝐹𝑒,𝑀𝑛), and 𝑀𝑔2𝑆𝑖.