بررسی رفتار خزش فروروندگی آلیاژهای منیزیم MX21 و ME21
الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوینزهرا دشتی 1 , عبدالرضا گرانمایه 2
1 - گروه مهندسی مواد و متالورژی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
الکلمات المفتاحية: آلیاژهای Mg-Mn, خزش فروروندگی با استوانه مسطح, توان تنش, انرژی فعالسازی,
ملخص المقالة :
در مقاله حاضر رفتار خزشی دو آلیاژ Mg-2Mn-1Ca (MX21) و Mg-2Mn-1RE (ME21) در شرایط اکسترود شده مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی‌های ریز ساختاری این دو آلیاژ با استفاده از میکروسکوپ نوری (OM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) انجام و فازهای تشکیل شده مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج بررسی‌ها نشان دادند که افزودن عناصر خاکی نادر با تشکیل فازهای پایدار در برابر حرارت Mg17RE2و Mg12RE از یک سو، و افزودن کلسیم با تشکیل فاز پایدار در برابر حرارتMg2Ca از سوی دیگر، ضمن ریز کردن ساختار، سبب بهبود خواص مکانیکی این دو آلیاژ شدند. جهت بررسی رفتار خزشی این آلیاژها از آزمون خزش فروروندگی در محدوده دمایی K 498-423 استفاده شد. در هر دو آلیاژ، در محدوده تنشهای پایین و بالا، رفتار متفاوتی از آلیاژ مشاهده شد. در ناحیه تنشهای پایین، توان تنشی بین 6-4 و انرژی فعالسازی نزدیک به انرژی فعالسازی نفوذ از طریق هسته نابجایی‌های منیزیم (Qpd = 95 kJ/mol)، مکانیزم خزش را صعود نابجایی‌ها، کنترل شده از طریق نفوذ از هسته نابجایی‌ها معرفی می‌نماید. در ناحیه تنشی بالا، توان تنشی بین 14-10 و انرژی فعالسازی نزدیک به انرژی فعالسازی نفوذ در خود منیزیم (Qld = 135 kJ/mol)، مکانیزم غالب را، خزش نابجایی‌ها پیش‌بینی می‌کند. نتایج آزمون‌ها از بهبود رفتار خزشی آلیاژ ME21نسبت به آلیاژ MX21 حکایت دارند.
References:
[1] غ.ح. حسنی و ر. محمودی، "معادله بنیادی تغییرشکل گرم ورق منیزیمی Mg-4Sn-1Ca "، فصلنامه علمی-پژوهشی مواد نوین، جلد 5، شماره 2، صفحات 10-1، سال 1393.
[2] J. Wang, R. Lu, D. Qin, X. Huang, and F. Pan," A study of the ultrahigh damping capacities in Mg–Mn alloys", Materials Science and Engineering: A, Vol. 560, 2013, pp. 667-671.
[3] I.J. Polmear, Light Alloys, Metallurgy of light metals, 3rd ed., Amold, London, 1995.
[4] Y.C. Lee, A.K. Dahle, and D.H. St John, "The role of solute in grain refinement of magnesium", Metallurgical and Materials Transactions A, 2000, Vol. 31, pp. 2895–2906.
[5] Y. Lü, Q. Wang, X. Zeng, W. Ding, C. Zhai, and Y. Zhu, "Effects of rare earths on the microstructure, properties and fracture behavior of Mg–Al alloys", Materials Science and Engineering A, Vol. 278, 1999, pp. 66-76.
[6] W. Qudong, L. Yizhen, Z. Xiaoqin, D. Wenjiang, Z. Yanping, L. Qinghua, and L. Jie, "Study on the fluidity of AZ91+xRE magnesium alloy", Materials Science and Engineering A, Vol. 271, 1999, pp. 109-115.
[7] B. Kondori, and R. Mahmudi, "Impression creep characteristics of a cast Mg alloy", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 40A, 2009, pp. 2007–2015.
[8] R. Mahmudi, Sh. Ansary, and M. J. Esfandyarpour, “ Indentation creep of the wrought AZ31 magnesium alloy”, Journal of Materials Science, Vol. 47, 2012 pp. 7181–7188.
[9] A. R. Geranmayeh, and R. Mahmudi, "Indentation creep of a cast Mg–6Al–1Zn–0.7Si alloy", Materials Science and Engineering A, Vol. 614, 2014, pp. 311-318.
[10] A. R. Geranmayeh, and R. Mahmudi, "Compressive and impression creep behavior of a cast Mg-Al-Zn-Si alloy", Materials Chemistry and Physics, Vol. 139, 2013, pp. 79-86.
[11] N. Kashefi, and R. Mahmudi, "The microstructure and impression creep behavior of cast AZ80 magnesium alloy with yttrium additions", Materials and Design, Vol. 39, 2010, pp. 200–210.
[12] S.N.G. Chu and J.C.M. Li, "Impression creep; a new creep test", Journal of Materials Science, Vol. 12, 1977, pp. 2200-2208.
[13] J.C.M. Li, "Impression creep and other localized tests", Materials Science and Engineering A, , Vol. 322, 2002, pp. 23-42.
[14] B.P. Zhang, L. Geng, L.J. Huang, X.X. Zhang and C.C. Dong, "Enhanced mechanical properties in fine-grained Mg-1.0Zn-0.5Ca alloys prepared by extrusion at different temperatures", Scripta Materialia, Vol. 63, 2010, pp. 1024-1027.
[15] I. Maxwell, and A. Hellawell, A Simple Model for Grain Refinement during Solidification, Acta Metallurgica, Vol. 23, 1975, pp. 229-237.
[16] F. Naghdi, and R. Mahmudi, "The microstructure and creep characteristics of cast Mg–4Zn–0.5Ca and Mg–4Zn–0.5Ca–2RE alloys", Materials Science and Engineering A, Vol. 610, 2014, 315–325.
[17] Y. chino, M. Kobata, H. Iwasaki, and M. Mabuchi, "Tensile properties From Room Tempurture to 673 K of Mg-0.9% mass Ca Alloy containing Lamella Mg2Ca", Materials Science,Vol. 43, 2002, pp 2643-2646.
[18] P. Zhang, B. Watzinger, and W. Blum, "Changes in microstructure and deformation resistance during creep of the die-cast Mg-Al-Base alloy AZ91hp at intermediate temperatures up to 150", Physica Status Solidi A, Vol. 175, 1999, pp. 481-487.
[19] T.G. Langdon, "Identifiying creep mechanisms at low stresses", Materials Science and Engineering A, Vol. 283, 2000, pp. 266–273.
[20] S. Takeochi, and A.S. Argon, "Review, steady-state creep of single-phase crystalline matter at high temperature", Journal of Materials Science, Vol. 11, 1976, pp. 1542-1566.
[21] O.D. Sherby, and E.M. Taleff, "Influence of grain size, solute atoms and second-phase particles on creep behavior of polycrystalline solids", Materials Science and Engineering A, Vol. 322, 2002, pp. 89–99.
[22] 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.
[23] F.A. Mohamed, and T.G. Langdon, "The transition from dislocation climb to viscous glide in creep of solid solution alloys", Vol. 22, 1974, pp. 779-788.
[24] P. Yavari, and T.G. Langdon, "An examination of the breakdown in the creep by viscous glide in solid solution alloys at high stress levels", Vol. 30, 1982, pp. 2181-2196.
[25] S.V. Raj, "Power-law and exponential creep in class M materials: discrepancies in experimental observations and implications for creep modeling", Materials Science and Engineering A, Vol. 322, 2002, pp. 132-147.
[26] T. Reinikainem, and J. Kivilahti, "Deformation behavior of dilute SnBi(0.5 to 6 at. Pct) solid", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 30, 1999, pp. 123-132.
_||_