Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Shafyei
علی شفیعی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Vahid Hassanbeygi
وحید حسن بیگی

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. . .
در آلیاژهای آلومینیوم، به منظور تشکیل دانه های ریز به جای دانه های درشت و ستونی، از جوانه زاها استفاده می شود. ریز شدن دانه ها علاوه بر آن که باعث افزایش خواص مکانیکی فلزات و آلیاژها می گردد، گرایش آلیاژ به پارگی گرم را کم می کند، موجب ریز شدن تخلخل و افزایش کیفیت سطحی می شود. آلیاژهای ریزدانه معمولا دارای استحکام بالا، مقاومت به خستگی خوب و چقرمگی قابل قبولی می باشند. به همین دلیل است که معمولا در صنعت تلاش می شود آلیاژها را تا حد ممکن ریزدانه نمایند. روش های مختلفی برای ریز کردن دانه های یک آلیاژ وجود دارد که عبارتند از: روش های دینامیکی، حرارتی و شیمیایی. موثرترین و پرکاربردترین آن‌ها روش شیمیایی است. در این روش یک ماده ی شیمیایی به عنوان جوانه زا به مذاب آلیاژ افزوده می شود تا محصولات تولیدی ریزدانه شده و خواص آن‌ها بهبود یابد. در دهه های گذشته، برای آلیاژهای آلومینیوم بیشتر از جوانه زای Al-Ti و Al-Ti-B استفاده می شد اما در سال های اخیر، این جوانه زاها به دلیل معایبی که داشتند کمتر مورد استفاده قرار می گیرند؛ بنابراین نیاز به نوع جدیدی از جوانه زا احساس می شد. به همین دلیل جوانه زاهای Al-Ti-C مطرح شدند. از سوی دیگر، اگر چه آمیژان های Al-Ti-B به طور گسترده ای در زمینه ی آلیاژهای آلومینیوم به کار برده می شوند، اما مشکلاتی نیز دارند. لذا به دلیل ویژگی های مناسب جوانه زاهای Al-Ti-C، آن‌ها به عنوان جانشینی مناسب برای آمیژان های Al-Ti-B به کار برده شدند. در این تحقیق، ابتدا با افزودن پودر تیتانیوم و کربن با نسبت های وزنی مشخص به مذاب آلومینیوم، جوانه زای Al-3Ti-1C به روش ذوبی و در دو دمای 900 و 1200 درجه سانتی‌گراد ساخته شد. به علت این که ساختار میکروسکوپی و فازهای تشکیل شده در آمیژان بستگی به سرعت سرد شدن دارد، لذا آمیژان ساخته شده در دو دمای مختلف با 4 سرعت مختلف 9/1، 1، 4 و 7 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه ریخته گری شدند. جهت مشخص نمودن درصد بازیابی عناصر موجود در آمیژان، از آزمایش اسپکترومتری استفاده شد. همچنین برای شناسایی نوع فازهای تشکیل شده در آن از آنالیز پراش پرتو X (XRD) استفاده گردید. نتایج این آنالیز نشان داد که فازهای Al 3 Ti، TiC و Ti 6 C 3.75 در این جوانه زا تشکیل شده اند. آمیژان تولیدی در سرعت های انجماد مختلف، به مذاب آلومینیوم با دمای 720 درجه سانتی‌گراد اضافه شد و ضمن مطالعه زمان های میرایی هر کدام، ساختار میکروسکوپی آن‌ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که آمیژان تولید شده در سرعت انجماد 4 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه بالاترین قدرت ریز کنندگی نسبت به سایر سرعت های سرد کردن می باشد. از طرفی هر چه سرعت سرد کردن آمیژان کم تر باشد، زمان میرایی آن طولانی تر است. همچنین نتایج نشان داد که آمیژان ساخته شده در دمای بالاتر (1200 درجه سانتی‌گراد) دارای فاز Al 3 Ti تیغه ای شکل و درشت می باشد که کمک می کند تا زمان میرایی آن افزایش یابد. همین طور با تغییر مقدار جوانه زای اضافه شده به مذاب آلومینیوم خالص، بهترین میزان افزودن جوانه زا برای آمیژان ساخته شده در دمای 1200 درجه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی