دستیابی به ریز ساختار و خواص ویژه مکانیکی در آلیاژ منیزیم GWZ حاوی فاز LPSO
Achievement of fine-grained bimodal microstructures and superior mechanical properties in a multi-axially forged GWZ magnesium alloy containing LPSO structures
فاز LPSO یا Long period stacking ordering فازی بلند دامنه است که در آلیاژهای منیزیم حاوی عناصر نادر خاکی (مانند ایتریم و گادلونیوم) و عناصر فلزی واسطه (مانند روی و نیکل) ظاهر می‌شود.
بسته به روش تولید و به خصوص سرعت سرمایش، می‌تواند تایپ و مورفولوژی مختلفی به خود بگیرد. در واقع این فاز شامل ۴ تایپ 10H, 14H, 18R و 24R (اعداد نشاندهنده تعداد لایه اتمی و حروف H و R نمایش‌دهنده ساختار کریستالی Hcp و یا Rombohedral است) می‌باشد و همچنین می‌تواند مورفولوژی بلاکی شکل و یا لایه‌ای بگیرد. با توجه به تحقیقات گوناگون در هر حالت این فاز موجب افزایش خواص مکانیکی (افزایش همزمان استحکام و شکل‌پذیری) می‌گردد که از جمله مکانیزم‌های آن می‌توان به، فعالسازی سیستم‌های لغزشی غیرپایه‌ای، تشکیل نابجایی‌های c+a، تشکیل باندهای کینک و افزایش سرعت تبلور مجدد که منجر به ریزدانگی می‌شود، اشاره کرد. با ارائه‌ی دو مقاله در سال‌های ۲۰۰۹ و ۲۰۱۰ توسط گروه تحقیقاتی دکتر Pi beng ji مشخص شد که برخلاف مورفولوژی بلاکی که از طریق مکانیزم (LDRX (PSN منجر به تسریع تبلورمجدد می‌شود، ساختار لایه‌ای منجر به تعویق افتادن تبلور مجدد خواهد شد. علاوه بر این ساختار لایه‌ای با تشکیل مرز‌های کینک و افزایش سطح انرژی ازین طریق و همچنین تشکیل میکروترک‌ها در فصل مشترک با زمینه، باعث افزایش کرنش تا شکست خواهد شد. در این پژوهش بر روی نمونه‌ی اکسترود اولیه آلیاژ GWZ که حاوی فاز LPSO با مورفولوژی بلاکی بوده تغییر شکل پلاستیک شدید از طریق فرآیند آهنگری چندمحوره در دمای ۴۰۰ درجه‌ی سانتیگراد و تا ۳ پاس اعمال گشت. پس از اعمال ۳ پاس اندازه دانه از میانیگین اولیه ۲۵ میکرون به ۱ میکرون کاهش یافت و بافت با مشخصه‌ی نادرخاکی، پس از چرخش روی صفحات منشوری و پایه‌ای مجددا به بافت نادرخاکی تغییر پیدا کرد و استحکام نهایی تا مقدار ۵۹۰ مگاپاسکال با کرنش تا شکست ۱۶٪ افزایش می‌یابد. همچنین در مورد ریزساختار مشاهده شد که به دلیل فراهم شدن شرایط نفوذی، مورفولوژی بلاکی به مورفولوژی لایه‌ای تبدیل شده‌است که این خود دلیلی بر افزایش خواص مکانیکی این آلیاژ در کنار ریزدانگی حاصل از فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید است.
(ارائه این مطلب توسط مهندس رمضانی صورت گرفته است)
گروه علمی و پژوهشی مهندسی و علم مواد (MatRes-مترس)