بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی قطعات آلیاژ آلومینیوم تولیدی توسط شرکت بلوچ آلومینیوم

نوع مقاله : علمی و پژوهشی

نویسندگان

• محمود شریفی تبار
• مهدی شفیعی آفارانی
• راضیه شهریاری

گروه مهندسی مواد، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران.

10.22067/jmme.2023.81263.1105

چکیده

در این پژوهش با انجام آزمونهای متالورژیکی شامل کوانتومتری، آنالیز پراش اشعه ایکس (X-ray Diffraction (XRD))، بررسی‌های ریزساختاری با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی (Field Emission Spectroscopy Electron Mircoscope (FESEM)) اطلاعات مربوط به ترکیب، ساختار و ریزساختار بیلت‌های ریخته‌گری و پروفیل‌های آلومینیومی 6063 تولیدی از قراضه­های آلومینیومی در شرکت بلوچ آلومینیم زاهدان استخراج شده و تأثیر ریزساختار بر خواص مکانیکی آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیز ترکیب شیمیایی نشان داد که درصد آهن، سیلسیم و مس بیش از حد استاندارد ترکیب آلیاژ آلومینیوم 6063 بود. تصاویر میکروسکوپ نوری درصد بالای تخلخل‌ها و حفرات انقباضی به ویژه در مرکز بیلتهای ریخته­گری­شده را نشان داد. نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس نشان داد که علاوه بر فاز FCC زمینه، فاز  آلومیناید آهن در ریزساختار شمش تشکیل شد. تشکیل این فاز توسط آنالیز طیف‌سنج پراکندگی انرژی در میکروسکوپ الکترونی روبشی تأیید شد. نتایج آزمون کشش نشان داد که حضور حفرات و به خصوص فاز ترد آلومیناید آهن سبب افت استحکام و شکل‌پذیری شد. استحکام کشش نهایی نمونه شرکت بلوچ آلومینیم در سطح بیلت در حدود 103 مگاپاسکال و در مرکز شمش 71 مگاپاسکال به دست آمد. شکست نگاری نمونه‌ها حاکی از درصد بالای حفرات در نمونه استخراج­شده از مرکز بیلت و ترکیب شکست نرم و ترد ناشی از حضور فاز ترد آلومیناید آهن در سطح بیلت بود.
 

کلیدواژه‌ها

• ریخته گری
• آلیاژ آلومینیوم 6063
• ریزساختار

موضوعات

• متالورژی فیزیکی

---

عنوان مقاله [English]

Investigation of microstructure and mechanical properties of aluminum alloy parts manufactured by Balouch Aluminum Co

نویسندگان [English]

• Mahmood Sharifitabar
• mehdi shafiee
• Raziyeh Shariyari

Department of Materials Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran.

چکیده [English]

In the present study, metallurgical tests including quantometry, X-ray diffraction analysis, and microstructural investigations with optical and scanning electron microscopes were emplyed to investigate the effect of composition and microstructure on the mechanical properties of the cast ingots and extruded profiles manufactured in Balouch Aluminum Company. Results showed that the concentrations of Fe, Si and Cu were higher than the standard composition of 6063 Al alloy. Optical micrographs sowed that pores were mainly observed at the center of ingots. According to XRD analysis, in addition to FCC phase, an iron aluminide intermettalic phase was identified in the structure of ingots. The formation of intermetallic phase was confirmed by energy dispersive analysis attached to the scanning electron microscope. Tensile test results illustrated that the presence of pores and the distribution of intermetallic phases declined the strength and formability of the alloy. The ultimate tensile strengths at the surface and center of the ingot were 103 and 71MPa, respectively. Fractography of samples indicated that the presence of pores and the intermetallic phase led to a combination of ductile and brittle fracture durin tensile test.

کلیدواژه‌ها [English]

• Casting
• 6063 Aluminum Alloy
• Microstructure

مراجع

[1]   C. Nappi, “The global aluminium industry 40 years from 1972,” https://www.thealuminiumstory.com, Feb. 2013. [Online], Avaiable: http://large.stanford.edu/courses/2016/ph240/mclaughlin1/docs/nappi.pdf, [Accessed Aug 13, 2023]

[2]   J. Marks, P. Nunez, “Updated Factors for Calculating PFC Emissions from Primary Aluminum Production” In: Light TMS 2018. The Minerals, Metals & Materials Series. Cham: Springer, (2018).

[3]   A. Wagiman, M. S. Mustapa, R. Rosli Asmawi, S. Shamsudin, M. A. Lajis, and Y., Mutoh, “A review on direct hot extrusion technique in recycling of aluminium chips,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 106, pp. 641–653, (2020).

[4]   J. Gronostajski, and A. Matuszak, “The recycling of metals by plastic deformation: an example of recycling of aluminium and its alloys chips," Journal of Materials Processing Technology, vol. 92, pp.35-41, (1999).

[5]   B. Wan, W. Chen, T. Lu, F. Liu, Z. Jiang, and M. Mao, “Review of solid state recycling of aluminum chips, Resources,” Conservation & Recycling, vol.125, pp. 37–47, (2017).

[6]   R. Taghiabadi, A. Rostamabadi, S. Tasvibi, and M. H. Shaeri, “Increasing the recycling percent in liquid-state recycling of Al machining chips by friction stir processing,” Materials Chemistry and Physics, vol. 243, pp. 122627, (2020).

[7]   D. Paraskevas, K. Vanmeensel, J. Vleugels, W. Dewulf, Y. Deng, and J. R. Duflou, “Spark plasma sintering as a solid-state recycling technique: The case of aluminum alloy scrap consolidation,” Materials, vol. 7, pp. 5664-5687, (2014).

[8]   B. Xiong, L. Fang, X. Zhang, H. Hu, and C. Liu, “Development of the Aluminum Chips Recycling Process for Recovery Rates and Corrosion Resistance of A380 Alloy,” International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT), vol. 4, pp. 1-12, (2015).

[9]   A. E. Tekkaya, M. Schikorra, D. Becker, D. Biermann, N. Hammerb, K. Pantke, “Hot profile extrusion of AA-6060 aluminum chips,”  Journal of Materials Processing Technology, vol.209, pp. 3343–3350, (2009).

[10] J. B. Fogagnolo, E. M. Ruiz-Navas, M. A. Simón, and M. A. Martinez, “Recycling of aluminium alloy and aluminium matrix composite chips by pressing and hot extrusion,” Journal of Materials Processing Technology, vol.143-144, pp. 792–795, (2003).

[11] W. Tang, and A. P. Reynolds, “Production of wire via friction extrusion of aluminum alloy machining chips,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 210, pp. 2231–2237, (2010).

[12] N. K. Yusuf, M. A. Lajis, M. I. Daud, and M. Z. Noh, “Effect of operating temperature on direct recycling aluminium chips (AA6061) in hot press forging process,” Applied Mechanics and Materials, vol. 315, pp. 728-732, (2013).

[13] M. A. Lajis, S. S. Khamis, and N. K. Yusuf, “Optimization of hot press forging parameters in direct recycling of aluminium chip (AA 6061),” Key Engineering Materials, vol. 622-623, pp. 223-230, (2014).

[14] M. I. Abd El Aal, E. Y. Yoon, and H. S. Kim, “Recycling of AlSi8Cu3 alloy chips via high pressure torsion,” Materials Science& Engineering, vol. 560, pp. 121–128, (2013).

[15] K. Suzuki, X. Huang, A. Watazu, and I. S. N. Saito, “Recycling of 6061 aluminum alloy cutting chips using hot extrusion and hot rolling,” Materials Science Forum, vol. 544-545, pp. 443-446, (2007).

[16] ASTM B429/B429M-20, “Standard Specification for Aluminum-Alloy Extruded Structural Pipe and Tube,” ASTM Internationa, (2020)

[17] S. Viswanathan, D. Apelian; R. J. Donahue, B. Das Gupta, M. Gywn, J. L. Jorstad, R. W. Monroe, M. Sahoo, T. E. Prucha, D. Twarog, ASM Handbook, Volume 15-Casting, ASM International, 2008, Avaiable: https://doi.org/10.31399/asm.hb.v15.9781627081870.

[18] X.   Li, A. Scherf, M. Heilmaier, and F. Stein, “The Al-rich part of the Fe-Al phase diagram,” Journal of Phase Equilibria and Diffusion, vol. 37, pp.162-173, (2016).

[19] G. Vander Voort, B. Suárez-Peña, and J. Asensio-Lozano, “Microstructure investigations of streak formation in 6063 aluminum extrusions by optical metallographic techniques,” Microscopy and Microanalysis, vol. 19, pp. 276-283, (2013).