Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علي شفيعي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Vahid Hassanbeygi
وحيد حسن بيگي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Relationship between microstructure and performance of Al-Ti-C master alloy at different cooling rates
Relationship between microstructure and performance of Al-Ti-C master alloy at different cooling rates Grain refining process used in aluminum alloys has a significant role for preventing columnar, coarse grains and encouraging fine grain formation. Fine-grained alloys have high strength, good toughness, fatigue resistance and high resistance to hot tearing. In addition, fine grains improve the surface quality and reduce the need for machining. That is the main reason for produce alloys with fine grain microstructure. There are different methods for reducing grain size, including: the dynamic, thermal and chemical methods. In the most effective and widely used method a chemical is added to molten alloy. In the past decades, Al-Ti and Al-Ti-B grain refiners were used for aluminum alloys, but in recent years, because of weaknesses of these grain refiners, a new grain refiner in the form of Al-Ti-C master alloys was introduced. In the other hand, Although Al–Ti–B master alloys are widely used as aluminum grain refiners, but there are problems in their application. Because of great properties of Al–Ti–C refiners, they can be considered as a suitable candidate for use instead of Al–Ti–B master alloys. In recent years, Al–Ti–C refiners have attracted a huge attention among researchers. In this study, by addition of titanium and carbon powders with the specified weight ratio to molten aluminum, Al-3Ti-1C master alloy produced at 900 and 1200 °C. Because, the microstructure and phases formed during the solidification are dependent on the cooling rate, so, master alloys, produced at 900 ?C and 1200 ?C, cooled at four different rates 1, 1.9, 4 and 7 ° C/s. By spectrometric analysis technique, the recovery percent of the elements in the master alloy is determined. To identify the phases formed in grain refiner, the X -ray diffraction analysis (XRD) was used. The results clarified that the phases Al 3 Ti, TiC and Ti 6 C 3.75 are formed in master alloy. Master alloy that produced at different cooling rates was added to the molten aluminum at 720 °C and fading time was studied. The results show that grain refiner that solidified at 4 °C/s is more effective than other cooling rates. On the other hand, by reducing the cooling rate, fading time of master alloy increased. . .
چکيده در آلياژهاي آلومينيوم، به منظور تشکيل دانه هاي ريز به جاي دانه هاي درشت و ستوني، از جوانه زاها استفاده مي شود. ريز شدن دانه ها علاوه بر آن که باعث افزايش خواص مکانيکي فلزات و آلياژها مي گردد، گرايش آلياژ به پارگي گرم را کم مي کند، موجب ريز شدن تخلخل و افزايش کيفيت سطحي مي شود. آلياژهاي ريزدانه معمولا داراي استحکام بالا، مقاومت به خستگي خوب و چقرمگي قابل قبولي مي باشند. به همين دليل است که معمولا در صنعت تلاش مي شود آلياژها را تا حد ممکن ريزدانه نمايند. روش هاي مختلفي براي ريز کردن دانه هاي يک آلياژ وجود دارد که عبارتند از: روش هاي ديناميکي، حرارتي و شيميايي. موثرترين و پرکاربردترين آن‌ها روش شيميايي است. در اين روش يک ماده ي شيميايي به عنوان جوانه زا به مذاب آلياژ افزوده مي شود تا محصولات توليدي ريزدانه شده و خواص آن‌ها بهبود يابد. در دهه هاي گذشته، براي آلياژهاي آلومينيوم بيشتر از جوانه زاي Al-Ti و Al-Ti-B استفاده مي شد اما در سال هاي اخير، اين جوانه زاها به دليل معايبي که داشتند کمتر مورد استفاده قرار مي گيرند؛ بنابراين نياز به نوع جديدي از جوانه زا احساس مي شد. به همين دليل جوانه زاهاي Al-Ti-C مطرح شدند. از سوي ديگر، اگر چه آميژان هاي Al-Ti-B به طور گسترده اي در زمينه ي آلياژهاي آلومينيوم به کار برده مي شوند، اما مشکلاتي نيز دارند. لذا به دليل ويژگي هاي مناسب جوانه زاهاي Al-Ti-C، آن‌ها به عنوان جانشيني مناسب براي آميژان هاي Al-Ti-B به کار برده شدند. در اين تحقيق، ابتدا با افزودن پودر تيتانيوم و کربن با نسبت هاي وزني مشخص به مذاب آلومينيوم، جوانه زاي Al-3Ti-1C به روش ذوبي و در دو دماي 900 و 1200 درجه سانتي‌گراد ساخته شد. به علت اين که ساختار ميکروسکوپي و فازهاي تشکيل شده در آميژان بستگي به سرعت سرد شدن دارد، لذا آميژان ساخته شده در دو دماي مختلف با 4 سرعت مختلف 9/1، 1، 4 و 7 درجه سانتي‌گراد بر ثانيه ريخته گري شدند. جهت مشخص نمودن درصد بازيابي عناصر موجود در آميژان، از آزمايش اسپکترومتري استفاده شد. همچنين براي شناسايي نوع فازهاي تشکيل شده در آن از آناليز پراش پرتو X (XRD) استفاده گرديد. نتايج اين آناليز نشان داد که فازهاي Al 3 Ti، TiC و Ti 6 C 3.75 در اين جوانه زا تشکيل شده اند. آميژان توليدي در سرعت هاي انجماد مختلف، به مذاب آلومينيوم با دماي 720 درجه سانتي‌گراد اضافه شد و ضمن مطالعه زمان هاي ميرايي هر کدام، ساختار ميکروسکوپي آن‌ها نيز مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج به دست آمده حاکي از آن است که آميژان توليد شده در سرعت انجماد 4 درجه سانتي‌گراد بر ثانيه بالاترين قدرت ريز کنندگي نسبت به ساير سرعت هاي سرد کردن مي باشد. از طرفي هر چه سرعت سرد کردن آميژان کم تر باشد، زمان ميرايي آن طولاني تر است. همچنين نتايج نشان داد که آميژان ساخته شده در دماي بالاتر (1200 درجه سانتي‌گراد) داراي فاز Al 3 Ti تيغه اي شکل و درشت مي باشد که کمک مي کند تا زمان ميرايي آن افزايش يابد. همين طور با تغيير مقدار جوانه زاي اضافه شده به مذاب آلومينيوم خالص، بهترين ميزان افزودن جوانه زا براي آميژان ساخته شده در دماي 1200 درجه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی