مشخصه يابي ريزساختاري و خواص مكانيكي آلياژ نانوساختار Al2024 و كامپوزيت بر پايه آن

Microstructeral characterization and mechanical properties of nonostructured Al2024 alloy and Al2024 based composites

در این تحقیق، پودر آلیاژ AA2024 بهمنظور ایجاد ساختار فوقریز، تا 50 ساعت متوالی تحت عملیّات آسیا¬كاری مكانیكی درون یك آسیای گلوله¬ای سایشی با سرعت 400 دور بر دقیقه و تحت محیط گاز آرگون قرار داده شد. فرایند مشابهی نیز برای تولید پودر مادهی مركب AA2024-B4C نانوساختاربهكار رفت. بهمنظور تعیین اندازهی میانگین دانه¬ها پس از آسیاكاری، از آزمون پراش پرتوی ایكس (XRD) و روش ویلیامسون- هال استفاده شد. پس از انجام آسیا¬كاری مكانیكی، برای متراكم¬سازی پودرها از فرایند فشردن گرم و پس ار آن، اكستروژن داغ استفاده شد. مشخصّه-های ریزساختاری و رفتار مكانیكی آلیاژ نانوساختار AA2024 و مادهی مركب بر پایهی آن، با استفاده از میكروسكُپ الكترونی روبشی (SEM) و آزمون¬های كشش، فشار و سختیسنجی مطالعه شد. تصویرهای SEM از نمونه¬های اكستروژن شده، بیانگر حضور رسوبات بین فلزی CuMgAl2 در ریزساختار بودند، ضمن اینكه مقدار این رسوبات در نمونه¬های آسیا شده (نانوساختار) بیشتر و توزیع آن¬ها یكنواخت¬تر بود. نتایج آزمون¬های مكانیكی نیز نشان دادند كه استحكام و سختی آلیاژ AA2024 پس از عملیّات آسیاكاری و افزودن ذرات B4C، بهترتیب 64 و 49 درصد افزایش یافته است. بهعبارت بهتر، نانومادهی مركب AA2024-B4C بیشترین استحكام و سختی و كمترین انعطاف¬پذیری را داشته است.

In this research, mechanical alloying was used to synthesize ultrafine grained AA2024 and AA2024-B4C powders in an attrition mill under argon atmosphere up to 50 h with the rotational speed of 400 rpm. In order to determine the grain size of the matrix, X-Ray diffraction test and Williamson–Hall method was used. After mechanical alloying, hot pressing and hot extrusion were used for densification of powders. The microstructure and mechanical behavior of hot extruded samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), tension and compression and hardness tests. The microstructure of samples showed that the CuMgAl2 precipitate is present. Furthermore, the distribution of these precipitates in nanostructured samples was more uniform and their content was greater. The results of mechanical tests indicated that the strength and hardness of AA2024 alloy after mechanical alloying and addition of B4C particles increases for 64 and 49%, respectively. In other words, the AA2024-B4C nanocomposite showed the highest strength and hardness, however, its elongation was the lowest.