بررسي تاثير سرعت ورود مذاب به محفظه ي قالب بر چقرمگي شكست آلياژ منيزيم AZ91

The Effect of Velocity of the Melt Entering the Die Cavity on Fracture Toughness of AZ91 Magnesium Alloy

بر روي سطح مذاب آلياژهاي منيزيم به?دليل داشتن نرخ بالاي اكسايش، به?سرعت يك لايه?ي اكسيدي تشكيل مي?شود. لايه?هاي اكسيدي در نتيجه?ي تلاطم سطحي وارد مذاب مي?شوند، و به?دليل فصل مشترك ناپيوسته?اشان، درون قطعه باقي مانده و بر خواص مكانيكي و اعتمادپذيري قطعات ريختگي تاثير منفي مي?گذارند. در اين پژوهش، تاثير سرعت بحراني و دو سرعت بالاتر از آن بر چقرمگي شكست بررسي شده است. نتايج نشان دادند كه افزايش سرعت از ميزان بحراني آن موجب كاهش چقرمگي شكست قطعات مي?شود، به?طوريكه افزايش سرعت از m/s4/0 (سرعت بحراني) به m/s0/3 چقرمگي شكست را تا حدود 40 درصد كاهش داد. افزون بر اين، با افزايش سرعت ورود مذاب درون قالب تا m/s 0/1 و m/s 0/3، مدول ويبول از ميزان 34/13 به?ترتيب به مقادير 28/7 و 93/4 كاهش يافته و پراكندگي نتايج بيش?تر شد. تصويرهاي SEM نشان دادند كه با افزايش سرعت از حد سرعت بحراني، مقدار و اندازه?ي لايه?هاي اكسيدي به?شدت افزايش مي?يابند. افزون بر اين، در سرعت?هاي بالاتر از سرعت بحراني لايه?هاي دوتايي در سطح مشاهده شدند، و اين به?دليل تلاطم سطحي بسيار بالاي مذاب در سرعت هاي بالاتر بوده است. بررسي سطح مقطع شكست نشان داد كه فرايند شكست در نمونه?ي ريخته?گري شده با سرعت بالاتر از سرعت بحراني از نوع ترد است، درحالي?كه سازوكار شكست در سرعت بحراني از نوع نرم بوده است.

Magnesium alloys in liquid-phase condition form surface oxide films due to their high rate of oxidation. Oxide films enter the melt as a result of surface turbulence, and remain inside the workpiece after solidification. The incoherent nature of their interface causes decreases in mechanical properties and reliability of castings. The effect of critical velocity and greater velocities of entering the melt into the die cavity on fracture toughness has been studied in this research. Results indicated that an increase in the velocity decreases the fracture toughness, e.g. an increase of the velocity from 0.4 m/s (critical gate velocity of magnesium alloys) to 3.0 m/s decreases the fracture toughness for about 40%. Furthermore, increasing the velocity of melt entering the mold from 0.4 m/s to 1.0 and 3.0 m/s resulted in a decrease in the Weibull modulus from 13.34 to 7.28 and 4.93, respectively, and consequently, caused the results to be more scattered. SEM micrographs showed that increasing the velocity beyond the critical value increases significantly the quantity and size of the oxide films. Moreover, for the case of speeds greater than the critical value, double-layer films are observable due to considerable surface turbulence of the melt. Analysis of the fractured surfaces also showed that the failure mode of specimens produced using velocities greater than the critical value is of brittle type, whereas it was found to be ductile for the case of critical velocity.