بهبود خواص مکانیکی آلیاژ غنی از منگنز Al-4Ni-4Mn با افزایش سرعت انجماد و فرآوری اصطکاکی اغتشاشی

Abstract

آلیاژهای هیپویوتکتیک Al-Ni به سبب قابلیت ریخته­گری عالی و استحکام ویژه بسیار مناسب، به­ویژه در دماهای بالا، کاربرد گسترده ای در صنایع خودروسازی و هوا فضا دارند. افزودن منگنز به ترکیب این آلیاژها موجب تشکیل رسوبات جدید غنی از منگنز شده و تاثیری مثبت بر استحکام و سختی آنها به‌خصوص در دماهای بالا دارد. با این­حال در غلظت­های بیش از حدود ۲% وزنی، ابعاد و کسر حجمی رسوبات غنی از منگنز افزایش یافته و موجب افت خواص مکانیکی به­ویژه انعطاف­پذیری و چقرمگی آلیاژ می­شود. بر این اساس در تحقیق حاضر سعی شده است با افزایش سرعت انجماد و فرآوری اصطکاکی اغتشاشی، اثرات منفی افزایش غلظت منگنز بر خواص کششی آلیاژهای هیپویوتکتیک Al-Ni کنترل شود. بدین منظور نمونه­های تهیه‌شده از آلیاژ غنی از منگنز Al-۴Ni-۴Mn، منجمد شده تحت دو سرعت ۳/۵ و °C/s ۱۰/۵، تحت عملیات فرآوری اصطکاکی اغتشاشی (rpm ۱۶۰۰ و mm/min ۱۲) قرار گرفتند. نتایج حاصل از مطالعات ریزساختاری و آنالیز تصویری حاکی از کاهش قابل ملاحظه­ی ابعاد و توزیع یکنواخت ذرات بین فلزی غنی از منگنز (و نیکل) در زمینه، کاهش شدید اندازه دانه­ها و حذف عیوب ریختگی شامل تخلخل­های گازی و انقباضی و لایه‌های اکسیدی دوگانه محبوس شده است. بررسی تاثیر مشترک افزایش سرعت انجماد و فرآوری اصطکاکی اغتشاشی بر خواص مکانیکی آلیاژ حاکی از آن است که استحکام کششی، استحکام تسلیم، درصد ازدیاد طول، چقرمگی و سختی میکروسکپی آلیاژ به ترتیب حدود ۶۳، ۵۵، ۱۲۳، ۱۸۸ و۵۸ % بهبود می‌یابند.