به نام خدا
دانشگاه آزاد اسلامی مشهد
Magnesium Alloy
استاد راهنما : سر کار خانم دکتر سیدی
تحقیق و نگارش : معین اسکندری
اردیبهشت 1388
Mg-Al casting alloy
آلومینیوم استحکام ،قابلیت ریخته گری و مقاومت به خوردگی را افزایش می دهد
Mg-Al phase diagram
• وزن پایین و نرمی بالا
حداکثر حلالیت در ~ 12.7% at 473oC
در حداقل حلالیت حدود 1.5%
بدلیل این اختلاف حد حلالیت عملیات محلولی به راحتی انجام می شود
Hot-chamber die casting
Cold-chamber die casting
Vacuum – die casting
Squeeze casting
Indirect squeeze – casting
Direct squeeze – casting
Die cast Mg Alloy
ترکیب شیمیایی و کاربرد آلیاژهای ریختگی Mg-Al and Mg-Al-Zn
خواص مکانیکی آلیاژهای ریختگی Mg-Al and Mg-Al-Zn
Corrosion rate of magnesium
ریخته گری قطعات خودرو به وسیله منیزیم با کیفیت بالا(HI-MAC)
DOE/USAMP Funded
Project Period: April 2006 to March 2010
Yuan-Dong Li, Jay Keist, and Diran Apelian
Project Update
December 3rd, 2008
HI-MAC طرح
هدف
کاهش وزن مخصوص خودروها در آینده و کاهش وزن پروفیل های ساختمانی به وسیله منیزیم و آلیاژهای آن.
دیدگاه
تکنولوژی های جدید و موجود ریخته گری برای بالا بردن کیفیت منیزیم جهت پروفیلهای ساختمانی یا خودور به وجود می آیند .
راهنمای فنی HI-MAC
پایین آوردن هزینه های ساخت
بهبود کیفیت قطعات ریخته شده
پیشرفت زیر بنا
وظایف عمده
Task 1: پیشرفت فرآیند ریخته گری تحت فشار
Task 2: توسعه فرایند ریخته گری تحت فشارپائین
Task 3: عملیات حرارتی قطعات ریخته گری منیزیم
Task 4: کنترل ساختار میکروسکوپی در حین ریخته گری
Task 5: مدلسازی کامپیوتر و مشخصات
Task 6: کنترل فلز مذاب حین انتقال و بارریزی
Task 7: فن شناسایی ریخته گری
Task 8: فن آوری / ارزش تجاری خودرو را تغییر می دهد
پروژه قابل تحویل
عملیات حرارتی فرآیند آلیاژهای منیزیم را بهینه میکند
کاهش زمان سیکل
هزینه موثر
کاربردی برای حجم های بالا
یک همبستگی ریز ساختاری در آلیاژ منیزیم بوجود می آورد .
وضعیت تحقیق
Fluidized bed heat treating of Mg alloys
AM60
MRI-206S
AZ91D
Analysis
تاثیر زمان عملیات محلول
خواص کششی
رفتار ریز ساختار
تاثیر زمان زیاد و دما
خواص کششی
رفتار رسوبی
AM60
Mg-Al-Mn alloy
ارائه انعطاف پذیری عالی در حالت ریخته شده
آزمایش عملیات حرارتی در بستر سیال شده
Solution at 424°C for 2 to 10 hrs
Aging at 232°C for 4 hrs
AM60
سیر تکاملی ریز ساختار
Mg17Al12 به سرعت در زمینه Mg حل می شود
2 hr Solution
As-Cast
10 hr Solution
100 µm
AM60 Aging Precipitates Mg17Al12
5 µm
50 µm
Solution
424°C – 2hr
Age
232°C – 3hr
AM60 Results
محلول جامد و رسوب بوجود آمده ، اما این دست آورد دارای استحکام کافی بعد از پیر سختی نیست
رسوب ناپیوسته در مرز دانه ها
صفحات بزرگ تمایل به رسوب دارند
هیچ بهبودی در خواص مکانیکی پس از عملیات حرارتی حاصل نشد
MRI-206S
Mg-1.5%Nd(Neodymium)- 0.2%Y(Yttrium)- 0.2%Zn- 0.4%Zr
Fluidized bed heat treating trials
Solution at 540°C for 30 min to 4 hrs
Aging at 250°C for 1 to 8 hrs
MRI-206S – Microstructural Evolution
1hr Solution
As-Cast
4hr Solution
Mg41Nd5 dissolves rapidly into the Mg matrix
50 µm
MRI-206S
Aging Precipitates MgxNdx
Solution
540°C – 2hr
Age
250°C – 3hr
خواص کششی برای دماهای مختلف پیرسختی
T6a (Under)
230°C – 1 hr
T6b (Peak)
230°C – 4 hrs
T6c (Peak)
250°C – 4hrs
T6d (Over)
270°C – 4hrs
MRI-206S Properties (T6) vs. Solution Time
Solution
540°C
Quenching
FB – 20°C
Aging
250°C – 3.5 h
Tensile Properties Vs. Aging Time
Solution
540°C – 2 hrs
Quenching
FB – 20°C
Aging
250°C
MRI-206S Results
Mg41Nd5 dissolves rapidly at 540°C
بیشتر فازهای ثانویه در 1 ساعت حل می شوند
مقداری فازهای ثانویه باقی می مانند و رشد میکنند (MgxNdx)
Optimum FB HT → 2 hrs at 540°C, 3-4 hrs at 230°C
AZ91D
توصیه عملیات حرارتی
Solution
415°C for 16 to 24 hr
Aging
168°C for 16 hr
Alternate: 216°C for 6 hr
Chemistry
8.3-9.7% Al
0.15% Mn min.
0.35-1.0% Zn
< 0.10% Si
< 0.005% Fe
< 0.030% Cu
< 0.002% Ni
Fluidized Bed Heating of the Automotive Control Arm
Work holder and Control Arms
Batch fluidized bed HT system
References
• Polmear, I.J., Light alloys: metallurgy of the light metals, Third
edition, 1995, Arnold, London, ISBN 0-340-63207 (pb).
• Smith, W.F., Structure and properties of engineering alloys,
second edition, 1993, McGraw-Hill, ISBN 0-70-112829-8.
• Kainer, K.U. (editor), Magnesium alloys and technology, DMG,
2003, WILEY-VCH, ISBN 3-527-30256-5.
• Avedesian, M.M., Baker, H., ASM specialty handbook,
Magnesium and magnesium alloys, 1999, ISBN 0-87170-657-1.
• webmineral.com
• http://www.galleries.com/minerals
• www.azom.com
با تشکر از توجه شما