علوم و فناوری کامپوزیت

علوم و فناوری کامپوزیت

بررسی ریزساختار و مشخصه‌های ترمومکانیکی کامپوزیت درجای Al-15%Mg2Si-0.5%Er در آزمون فشار داغ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
2 پارک علم و فناوری سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
10.22068/jstc.2026.2085398.1952
چکیده
در این پژوهش تاثیر همزمان اصلاح ذرات تقویت کننده Mg2Si در کامپوزیت درجای Al-Mg2Si با استفاده از اربیوم و آزمون فشار داغ در دماهای 300، 350، 400 و 450 °C و نرخ کرنش 0.001، 0.01، 0.1 و 1 s-1 مورد بررسی قرار گرفت. تحولات ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی روبشی (SEM) و مشخصه‌های ترمومکانیکی با در نظر گرفتن معادلات بنیادی آرنیوسی تحلیل شدند. نتایج نشان داد که افزودن 0.5 درصد وزنی اربیوم، مورفولوژی ذرات Mg2Si اولیه را از حالت دندریتی به چندوجهی تغییر داد و اندازه متوسط آنها را از 56 به 15 میکرومتر کاهش داد. مورفولوژی ذرات Mg2Si یوتکتیکی نیز از حالت لایه‌ای به الیاف کوتاه و نقطه‌ای تبدیل شد که این تغییر ناشی از اصلاح انرژی فصل مشترک میان فازهای α-Al و Mg2Si است. علاوه بر این، فرآیند ترمومکانیکی از طریق مکانیزم‌های خردایش مکانیکی، کروی‌شدن ذرات و تبلور مجدد دینامیکی، اصلاح ریزساختار را تسریع کرد. با تحلیل منحنی‌های تنش-کرنش و انجام برازش خطی مقادیر نرخ کرنش، دما و تنش سیلان پیک، ثوابت معادلات بنیادی محاسبه و تغییرات آن‌ها بر حسب پارامترهای فرآیندی بررسی شد. طبق نتایج، انرژی اکتیواسیون حرارتی برابر 259.14 kJ.mol-1 بدست آمد و در نهایت دقت معادلات بنیادی با مقایسه مقادیر تنش سیلان اندازه‌گیری‌شده و پیش‌بینی‌شده ارزیابی گردید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of microstructure and thermomechanical characteristics of in-situ Al-15%Mg2Si-0.5%Er composite in hot compression test

نویسندگان English

Esmaeil Tohidlou 1
Hamed Khosravi 1
Niloofar Ganjali 1
Mohammad Kord Tamini 2
1 Department of Materials Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Sistan and Baluchestan science and technology park
چکیده English

In this study, the simultaneous effects of modification Mg₂Si reinforcement particles in Al-Mg₂Si in-situ composite by erbium addition, along with hot compression testing at temperatures of 300, 350, 400, and 450 °C and strain rates of 0.001, 0.01, 0.1, and 1 s⁻¹, were investigated. Microstructural evolutions were examined using optical and scanning electron microscopy, while thermomechanical characteristics were analyzed based on Arrhenius constitutive equations. The results revealed that the addition of 0.5 wt.% erbium transformed the morphology of primary Mg₂Si particles from dendritic to polygonal, reducing their average size from 56 μm to 15 μm. The lamellar morphology of eutectic Mg₂Si particles also changed to short fibrous and particulate forms due to the modification of interfacial energy between the α-Al and Mg₂Si phases. Furthermore, thermomechanical processing accelerated microstructural refinement through mechanisms such as mechanical fragmentation, particle spheroidization, and dynamic recrystallization. By analyzing the flow curves and performing linear fitting of strain rate, temperature, and peak flow stress values, the constitutive constants were determined, and their variations with processing parameters were evaluated. The activation energy for hot deformation was calculated to be 259.14 kJ.mol-1. Finally, the accuracy of constitutive equations was validated by comparing the experimental (measured) flow stress values with those predicted by the model.

کلیدواژه‌ها English

Al-Mg₂Si in-situ composite
Erbium
Microstructural evolution
Hot compression test
Constitutive equations