بررسی تأثیر سرعت ورود مذاب به محفظهی قالب بر چقرمگی شکست آلیاژ منیزیم AZ91

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

بر روی سطح مذاب آلیاژهای منیزیم بهدلیل داشتن نرخ بالای اکسایش، بهسرعت یک لایهی اکسیدی تشکیل میشود. لایههای اکسیدی در نتیجهی تلاطم سطحی وارد مذاب میشوند، و بهدلیل فصل مشترک ناپیوستهاشان، درون قطعه باقی مانده و بر خواص مکانیکی و اعتمادپذیری قطعات ریختگی تأثیر منفی میگذارند. در این پژوهش، تأثیر سرعت بحرانی و دو سرعت بالاتر از آن بر چقرمگی شکست بررسی شده است. نتایج نشان دادند که افزایش سرعت از میزان بحرانی آن موجب کاهش چقرمگی شکست قطعات میشود، بهطوریکه افزایش سرعت از m/s4/0 (سرعت بحرانی) به m/s0/3 چقرمگی شکست را تا حدود 40 درصد کاهش داد. افزون بر این، با افزایش سرعت ورود مذاب درون قالب تا m/s 0/1 و m/s 0/3، مدول ویبول از میزان 34/13 بهترتیب به مقادیر 28/7 و 93/4 کاهش یافته و پراکندگی نتایج بیشتر شد. تصویرهای SEM نشان دادند که با افزایش سرعت از حد سرعت بحرانی، مقدار و اندازهی لایههای اکسیدی بهشدت افزایش مییابند. افزون بر این، در سرعتهای بالاتر از سرعت بحرانی لایههای دوتایی در سطح مشاهده شدند، و این بهدلیل تلاطم سطحی بسیار بالای مذاب در سرعت های بالاتر بوده است. بررسی سطح مقطع شکست نشان داد که فرایند شکست در نمونهی ریختهگری شده با سرعت بالاتر از سرعت بحرانی از نوع ترد است، درحالیکه سازوکار شکست در سرعت بحرانی از نوع نرم بوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Velocity of the Melt Entering the Die Cavity on Fracture Toughness of AZ91 Magnesium Alloy

نویسندگان [English]

  • hamid reza Saadatifar
  • mehdi Mirzaei
  • S. hosin Razavi
  • s.mohamad Ali botorabi
چکیده [English]

Magnesium alloys in liquid-phase condition form surface oxide films due to their high rate of oxidation. Oxide films enter the melt as a result of surface turbulence, and remain inside the workpiece after solidification. The incoherent nature of their interface causes decreases in mechanical properties and reliability of castings. The effect of critical velocity and greater velocities of entering the melt into the die cavity on fracture toughness has been studied in this research. Results indicated that an increase in the velocity decreases the fracture toughness, e.g. an increase of the velocity from 0.4 m/s (critical gate velocity of magnesium alloys) to 3.0 m/s decreases the fracture toughness for about 40%. Furthermore, increasing the velocity of melt entering the mold from 0.4 m/s to 1.0 and 3.0 m/s resulted in a decrease in the Weibull modulus from 13.34 to 7.28 and 4.93, respectively, and consequently, caused the results to be more scattered. SEM micrographs showed that increasing the velocity beyond the critical value increases significantly the quantity and size of the oxide films. Moreover, for the case of speeds greater than the critical value, double-layer films are observable due to considerable surface turbulence of the melt. Analysis of the fractured surfaces also showed that the failure mode of specimens produced using velocities greater than the critical value is of brittle type, whereas it was found to be ductile for the case of critical velocity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • critical velocity
  • surface turbulence
  • oxide film
  • Magnesium Alloy AZ91
  • fracture toughness
CAPTCHA Image