برهم کنش های نابجایی-ذره در آلیاژهای منیزیم
Dislocation-particle interactions in magnesium alloys
آلیاژهای منیزیم به دلیل نسبت اسحکام به وزن بسیار بالا قابلیت زیادی برای کاربردهای گوناگون صنعتی دارند اما به دلیل برخی محدودیت ها، این کاربردها اندک است. یکی از این محدودیت ها فرآیندهای استحکام زایی آن است. رسوبات منیزیم، به دلیل پایداری در دمای بالا، امکان استفاده از آن ها در کاربردهای خزشی را فراهم می کند و در مقایسه با آلومینیوم که دمای ذوبی مشابه منیزیم دارد، دمای بهره برداری از منیزیم بدلیل رسوبات پایدار در دمای بالا بسیار بیشتر از آلومینیوم است.
یکی از مهمترین دسته عناصر رسوب ساز در آلیاژهای منیزیم عناصر نادر خاکی هستند که علاوه بر اسحکام زایی و افزایش مقاومت خزشی با فعال کردن نابجایی های غیرپایه ای منجر به فعالیت بیشتر صفحات غیر پایه ای شده و بافت آلیاژ را رندوم می کنند که کرنش تا شکست آلیاژ را نیز افزایش می دهد.
هدف اصلی این پژوهش بررسی اثر متقابل ذرات و نابجایی به منظور فهم بهتر از استحکام زایی حاصل از رسوب گذاری در آلیاژ منیزیم حاوی 1% نئودیوم و 1% منگنز است(MN11). به این منظور، یک بررسی همه جانبه شامل آزمایشات مکانیکی میکرو، آنالیز رهگیری مسیر لغزش و استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری جهت بررسی اثر متقابل برخورد نابجایی پایه ای و غیر پایه ای بر رسوبات Mg-Nd صورت گرفته است. مشاهده شد که نابجایی پایه ای به راحتی در تقابل با رسوب در هر دوحالتی که محور بزرگتر آن عمود یا موازی محور C بوده، آن را برش داده و از آن عبور کرده است که این اتفاق ناشی از هم سیمایی رسوب و ذره بوده است. همچنین مشاهده شد نابجایی های هرمی c+a برخلاف نابجایی های پایه ای بوده اند؛ این نابجایی ها روی صفحات هرمی پس از برخورد با رسوبات بجای برش زدن آن حلقه های اوروان (عامل اصلی استحکام زایی رسوبات) تشکیل می دهند. این پژوهش نشان می دهد که نابجایی هرمی هنگامی که تراز مناسب بین صفحه‌ی لغزش و صفحه‌ی خارجی رسوب باشد، قادر به برش رسوب در امتداد صفحه‌ی هرمی خواهد بود. از سوی دیگر نابجایی هرمی روی صفحه‌ی زمینه با سازگاری کوچک لغزش می‌کند و در تقابل با رسوبات روی صفحات هرمی با تشکیل حلقه های اوروان سعی می کند تا از آن عبور کند. در این پژوهش ضمن بررسی تقابل بین نابجایی‌های پایه‌ای و غیر پایه‌ای با رسوب، بر روی صفحات پایه‌ای یا هرمی مکانیزم این تقابل مطالعات دقیقی صورت گرفته است. این کار بنیادین به وضوح نشان می دهد که پیشرفت بیشتر در زمینه متالورژی و آلیاژها، نیازمند دانش عمیق نسبت به رفتار نابجایی ها و نیز برهم کنش آن ها با ذرات است.