تاثیر پارامترهای ریخته گری نیمه جامد و کوبشی بر خصوصیات ساختاری و مکانیکی آلیاژ az91

فرایند ssr (semi-solid rheocasting) یکی از فرایندهای نیمه جامد است که با روشی نسبتاً ساده و ارزان قیمت با ایجاد چگالی بالایی از جوانه ها در ابتدای انجماد شرایط تولید دوغاب ها و شمش های نیمه جامد را فراهم می سازد. به دلیل تحقیقات کمی که تا کنون بر روی فرایندهای ssr به خصوص در مورد آلیاژهای منیزیم انجام گرفته است، در این پژوهش امکان پذیری فرایند ssr در مورد آلیاژ az91 منیزیم بررسی شد. در مرحله اول این پژوهش، پس از تعیین ابعاد مناسب همزن برای فرایند ssr، آلیاژ az91 تحت سه عملیات متفاوت قرار گرفته و سپس در سه دمای متفاوت (یک دما در بالاتر از لیکوئیدوس و دو دما در محدوده نیمه جامد) ریخته گری شد. عملیات اصلی انجام شده قبل از ریخته گری مذاب شامل سرد کردن مذاب بدون هیچ گونه عملیات بر روی آن تا دمای ریخته گری، سرد کردن مذاب به همراه فروبردن میله مسی سرد ثابت در آن (icr) و سرد کردن مذاب به همراه فرو بردن یک میله مسی چرخان در آن (ssr) بود. نمونه های ریخته شده در این مرحله از لحاظ خصوصیات ساختاری بررسی و مقایسه شدند. در مرحله دوم، تاثیر اعمال فشار در حین انجماد ثانویه دوغاب نیمه جامد بهینه بر ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها در مقایسه با ریخته گری کوبشی مرسوم بررسی شد. نتایج نشان داد که در هر دو حالت icr و ssr ریزساختار غیردندریتی قابل دستیابی است، ولی تحت فرایند ssr ذرات اولیه ای با کرویت بیشتر و اندازه کوچکتر ایجاد شد. در هر روش، با کاهش دمای ریخته گری (افزایش کسر جامد) میزان کرویت و اندازه ذرات اولیه افزایش یافت. ایجاد ریزساختاری با ذرات اولیه جامد غیردندریتی در آلیاژ az91 باعث کاهش سختی نمونه ها گردید. نشان داده شد که افزایش فشار تاثیر چندانی بر مورفولوژی و اندازه ذرات اولیه مذاب های ssr شده ندارد و بیشترین تاثیر آن بر ریزساختار فاز ثانویه و یوتکتیک می باشد. همچنین نتایج نشان داد که استحکام نمونه های ریخته شده به روش معمولی با افزایش فشار، افزایش یافت ولی در نمونه های ssr از روند افزایشی یا کاهشی منظمی برخوردار نبود. با بررسی سطح شکست نمونه ها، این مسئله به افزایش احتمال گیر افتادن لایه های اکسیدی دو لایه در نمونه های ssr ارتباط داده شد. تاثیر افزایش فشار بر سختی نمونه های ریخته شده به روش معمولی بیشتر بود و با افزایش فشار سختی نمونه ها افزایش یافت. چگالی نمونه ریخته شده به روش ssr در فشار 30 مگاپاسکال از نمونه ریخته شده به روش معمولی در همین فشار بیشتر بود. با توجه به نتایج تشخیص داده شد که روش ssr برای آلیاژ منیزیم تحت محافظت فلاکس به دلیل ایجاد لایه های اکسیدی و گیر افتادن ناخالصی های ناشی از فلاکس و در نتیجه کاهش خواص مکانیکی روشی مناسب نمی باشد و باید تمامی مراحل فرایند تحت گاز محافظ انجام پذیرد.