بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ al6063 با ساختار دانه دوگانه

در این پژوهش، سعی شد تا به وسیله ی افزودن مستقیم ذرات نرم و درشت به ریزساختار آلیاژ آلومینیومی فوق ریزدانه، در عین حفظ استحکام، انعطاف پذیری آن افزایش یابد. برای ایجاد ریزساختاری با توزیع اندازه ی دانه ی دوگانه، پودر پیش آلیاژی al6063 از طریق فرآیند آسیاب پرانرژی، آسیاب شده و پودر آسیاب نشده از همان آلیاژ با درصدهای حجمی مختلف به پودر آسیاب شده افزوده شده و به کمک عملیات اکستروژن داغ، منسجم سازی شد. مهم ترین نتایج حاصل از این پژوهش به شرح ذیل خلاصه می شوند: 1. ریزساختاری با توزیع اندازه ی دوگانه با اندازه ی دانه ی متوسط mµ 63/0 در زمینه ی فوق ریزدانه و با اندازه ی دانه ی متوسط حدود mµ 5 در نواحی درشت دانه تشکیل شد. کسر حجمی مرزهای بزرگ زاویه در نواحی ufg بیش تر از نواحی cg است. 2. به کمک تولید نمونه های bimodal، انطاف پذیری بالا در عین حفظ استحکام بالا در آلیاژ al6063 حاصل شد. افزایش انعطاف پذیری در ریزساختار bimodal به وجود مناطقی نرم در ریزساختار که موجب کند شدن نوک ترک ها و کاهش تمرکز تنش در این مواضع می شوند، مربوط می شود. 3. تغییرات استحکام و انعطاف پذیری نسبت به درصد حجمی نواحی cg تا 30 درصد حجمی به صورت خطی بوده، ولی در درصدهای بالاتر از یک روند خطی پیروی نمی کند. بهینه ترین ریزساختار bimodal برای آلیاژ al6063 به لحاظ استحکام و انعطاف پذیری، با افزودن 30 درصد حجمی از فاز نرم به ریزساختار فوق ریزدانه حاصل شد. 4. نتایج تجربی و شبیه سازی المان محدود نشان دادند که ترک ها در ریزساختار bimodal معمولا از فصل مشترک نواحی cg با زمینه ی ufg به دلیل اختلاف کرنش پلاستیکی آن ها آغاز شده و در زمینه ی ufg پیش روی می کنند و از سوی دیگر با رسیدن به ناحیه ی cg انتهای آن ها کند شده و تقریباً متوقف می شوند. در نهایت پس از جدایش دانه های ufg، نواحی cg پس از تغییر شکل پلاستیک زیاد و گلویی دادن، دچار شکست می شوند. 5. تنش تسلیم ریزساختارهای bimodal به خوبی توسط اصل برهم نهی مکانیسم های استحکام بخشی مرز دانه های بزرگ زاویه، مرز دانه های کوچک زاویه و رسوبات، و با در نظر گرفتن جداگانه ی نقش نواحی cg و ufg در استحکام بخشی ریزساختار bimodal، قابل پیش بینی است.