بررسي مكانيزم آلياژ نانو ساختار Al6061 حين فرآيند آلياژ سازي مكانيكي و عمليات حرارتي

Formation mechanism of nanostructured Al6061 alloy during mechanical alloying and isothermal annealing

آلومينيم و آلياژ هاي آن به دليل دارا بودن خصوصيات مطلوبي نظير چگالي پايين، نسبت استحكام به وزن بالا در بسياري از صنايع به ويژه صنايع خودروسازي و هوا-فضا كاربرد گسترده اي پيدا كرده اند. از طرفي بين آلياژ هاي آلومينيوم، آلياژ Al6061 بيشترين انعطاف پذيري را دارد. اما سختي اين الياژ نسبت به ديگر آلياژ هاي پركاربرد آلومينيوم كمتر است، در اين پژوهش آلياژ نانو ساختار آلومينيوم 6061 از عناصر اوليه اصلي آن يعني آلومينيوم و منيزيم و سيليسيم با استفاده از آلياژ سازي مكانيكي و عمليات حرارتي ايجاد شد. در اين راستا مقادير 98/4 درصد آلومينيوم و 1 درصد منيزيم و 0/6 درصد سيليسيم مخلوط شد و در محيط گاز آرگون با نسبت وزني گلوله به پودر 10 به 1 آسياب كاري شد. سپس نمونه ها به مدت 2 ساعت در دماي 400 درجه سانتيگراد عمليات حرارتي شدند. نمونه ها توسط پراش پرتو ايكس مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج بررسي نشان داد كه با افزايش زمان آسياب كاري به تدريج محلول جامد آلومينيوم حاوي منيزيم و سيليسيم ايجاد مي شود. همچنين با افزايش زمان آسياب كاري اندازه دانه كاهش يافته و در نهايت به 40 نانو متر مي رسد. در اثر عمليات حرارتي بعدي بر روي پودر آسياب كاري شده در شرايط مناسب رسوب Mg2Si تشكيل مي گردد. اندازه دانه قبل و بعد از عمليات حرارتي ثابت و 40 نانو متر است.

Aluminum and its alloys have a wide application in aerospace industry, because of their high specific strength, lightweight and corrosion resistance. Among aluminum alloys, Al6061 has maximum elongation. But Al6061 has minimum hardness among the most widely used aluminum alloys. In this study, nanostructured Al6061 alloy was prepared from elemental powders by mechanical alloying and heat treatment. 98.4% aluminum, 1% magnesium, 0.6% silicon were mixed and mechanically alloyed under argon atmosphere. The rotation speed of 50orpm and ball to powder ratio of 10:1 was employed. The mechanical alloyed powder was isothermally heat treated at 400 ıC for 2 h under argon atmosphere. The as milled and annealed powder was characterized by X-ray diffraction (XRD). The results showed that by increasing milling time Mg and Si solute in Al gradually. an‎d finally a solid solution of Al-Mg- Si with a grain size of ~ 40 nm was produced. Mg2Si particles precipitate from solid solution during subsequent annealing. Grain size after annealing remained constant.