بررسی تاثیر سرب بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ منیزیم AZ91

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 4، دوره 9، شماره 33 - شماره پیاپی 1، آبان 1397، صفحه 25-36   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

محمدرضا عسکران¹؛ مسعود امامی²؛ مهدی ملکان^{* 3}

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، پردیس دانشکده ‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران

²استاد، دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، پردیس دانشکده ‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران

³استادیار، دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، پردیس دانشکده ‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران

تاریخ دریافت: 09 مرداد 1396،  تاریخ بازنگری: 24 آبان 1396،  تاریخ پذیرش: 15 مهر 1397 

چکیده

در این پژوهش، ریز ساختار وخواص مکانیکی آلیاژ AZ91 در شرایطی که به آن مقادیر مختلف عنصر سرب (0، 5/0، 1 و 3 درصد وزنی ) افزوده شده بود، مورد بررسی قرار گرفت. ریز‌‌ساختار و خواص مکانیکی هر یک از آلیاژها، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) و تست کشش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان داد که با افزودن سرب، کسر حجمی فاز Mg17Al12 در آلیاژ کاهش یافته است. همچنین با افزایش سرب تا 1 درصد وزنی، تمایل به تشکیل رسوبات Mg17Al12 جدا شده (divorced) کمتر شده و اندازه دانه‌ها، بیش‌ترین کاهش را پیدا می‌کند. علاوه بر این مشاهده شد که بیش‌ترین استحکام کششی و درصد ازدیاد طول بهینه، در آلیاژ AZ91 به همراه 1 درصد وزنی سرب رخ می دهد. با افزایش سرب از 0 تا 1 درصد وزنی، استحکام کششی از MPa 100 به MPa 160 و میزان درصد ازدیاد طول از 7/2 به 7 درصد، افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش سرب تا 3 درصد وزنی، استحکام کششی از MPa 160 به MPa 124 و میزان درصد ازدیاد طول از 7 به 5/6 درصد، کاهش می‌یابد. بررسی سطح شکست نیز نشان داد که شکست در این آلیاژها به صورت کلیواژ (ترد) می‌باشد و با افزوده شدن سرب تغییری در نوع سطح شکست به وجود نمی‌آید و تنها در برخی از مناطق تغییر فرم پلاستیک به صورت موضعی دیده می‌شود.

کلیدواژه‌ها

آلیاژ منیزیم AZ91؛ سرب (Pb)؛ ریزساختار؛ خواص مکانیکی؛ اندازه دانه

عنوان مقاله [English]

Effect of Pb on Microstructure and Mechanical Properties of AZ91 Magnesium Alloy

نویسندگان [English]

Mohammad Reza Askaran¹؛ Masoud Emamy²؛ Mehdi Malekan³

¹MSc student, School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran

²School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran

³School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran, P.O. Box 14395-515, Tehran, Iran

چکیده [English]

In this study, the effect of different amounts of Pb (0, 0.5, 1, 3 wt.%) was investigated on the microstructure and mechanical properties of the AZ91 magnesium alloy. The microstructure and mechanical properties were Studied using optical microscope, scanning electron microscope (SEM), X-ray diffractometer (XRD) and tensile test. The results showed that by adding Pb, the volume fraction of the β- Mg17Al12 phase decreased. It was also found that the grain size by 1 wt.% Pb addition decreased significantly and the formation tendency of the divorced eutectic phase reduced. Furthermore, the optimum amount of UTS and elongation were observed by the addition of 1 wt.% Pb to AZ91 magnesium alloy. UTS and elongation increased from 129 MPa and 2.7% to 160 MPa and 7%, respectively, when the 1 wt.% Pb was added to the AZ91 alloy. The fracture surface observations showed that the fracture mode in these alloys were cleavage and the Pb addition does not change the fracture mode.

کلیدواژه‌ها [English]

AZ91 magnesium alloy, Lead (Pb), Microstructure, mechanical properties, Grain size

مراجع

References:
1- B. L. Mordike, T. Ebert, Magnesium Properties -Applications-Potential, Materials Science and Engineering, Vol 302, pp. 3745, 2001.
2- K. U. Kainer, Magnesium Alloys and Technology, Wiley-VCH, Verlag GmbH & Co. KGaA, 2003.
3- P .Moreno, Nandy, T.K.Jones , J.W. Allison,
J .E. Pollock , Microstructural stability and creep of rare earth containing magnesium alloys,
ScriptaMaterialia,Vol.48, (2003), pp.1029–1034.
4-A. Boby ,U.T.S.Pillai , B.C.Pai , “Effect of Pb Addition on the Discontinuous and Continuous Mg17Al12-β Precipitate During Solidification of AZ91 Magnesium Alloy”, Trans Indian Inst Met (April 2013) 66(2):105–108.
5-S. Candan, M. Unal, M. Turkmen, E. Koc, Y. Turen, E. Candan ,”Improvement of mechanical and corrosion properties of magnesium alloy by lead addition” , Department of Metals, Karabuk University, 78200 Karabuk, Turkey.
6-H. Liu and W. Gao,”Effect of Pb and Sn additions on the ductility of cast AZ61 Mg alloy”, Department of Chemical and Materials Engineering, The University of Auckland. PB 92019, Auckland 1142, New Zealand.
7- E. Cerri, P. Leo, P. De Marco, ‘Hot Compression Behavior of the AZ91 Magnesium Alloy Produced by High Pressure die casting”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 189, pp. 97106, 2007.
8- M. M. Avedesian, H. Baker, Magnesium and Magnesium Alloys. ASM Specialty Handbook,Materials.Park,.ASM,International, 1999.
9-A.Kielbus,L.Cizek,L.Pawlica, ‘Microstructural,Changes of AZ91Magnesim Alloy After HeatTreatment”, 6th International Conference Magnesium Alloys and Their Applications, pp. 196-202. 2004.
10-A. BOBY, U. T .S. Pillai, and B. C. PAI, ‘Investigation on Lead and Yttrium Addition on
the Microstructure and Mechanical Properties of
35 مجله مواد نوین/ جلد 9/شماره 1/ پاییز 1397
AZ91 Magnesium Alloy”, Materials Science and Technology Division ,National Institute for Interdisciplinary, Science and Technology (NIIST), India.
11-S. Wei, T. Zhu, H. Hou, J. Kim, E. Kobayashi, T. Sato, M. Hodgson, W. Gao,” Effects of Pb/Sn additions on the age-hardening behaviour of Mg–4Zn alloys” Department of Chemical & Materials Engineering, Faculty of Engineering, The University of Auckland, Auckland 1142, New Zealand.
12-E.F. Emley, Principle of Magnesium Technology,1st ed.,Pergamon,1966.
13- Y. C. Lee, D. H. StJohn, J. E. C. Hutt, A. K. Dahle, “Effect of Grain Refinement and Silicon 14- W.Yuan, S.K. Panigrahi, J.-Q. Su, R.S.
Mishra, ‘’ Influence of grain size and texture on Hall–Petch relationship for a magnesium alloy”, Scripta Materialia, Volume 65, Issue 11, December 2011, Pages 994-997.
15-L .Zheng, H .Nie, W .Liang, H .Wang, Y .
Wang, “Effect of pre-homogenizing treatment on microstructure and mechanical properties of hot-rolled AZ91 magnesium alloys’’, Journal of Magnesium and Alloys, Volume 4, Issue 2, June 2016, Pages 115-122.
16-Y.Z.Lu, Q. D .Wang, W. J. Ding, X .Q. Zeng, Y. P. Zhu, ‘Fracture Behavior of AZ91 Magnesium alloy”, Materials Letters, Vol. 44, pp 265-268, 2000.
AZ 36 بررسی تاثیر سرب بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ منیزیم 91