۴۸۶۲پ
فارسی
تأثیر افزودن کربن بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ آنتروپی بالای Co40Cr20Ni20Fe10Mn10
[پایان نامه]
حمیدرضا امانی قدیم
صنعتی سهند
۱۴۰۱
۱۲۶ص.
مصور، جدول، نمودار
CD
کارشناسی ارشد
مهندسی مواد- شناسایی و انتخاب مواد
۱۴۰۱/۰۹/۰۱
در پژوهش حاضر خواص مکانیکی و ریزساختار آلیاژ آنتروپی بالای 〖"Co" 〗_"40" 〖"Cr" 〗_"20" 〖"Ni" 〗_"20" 〖"Fe" 〗_"10" 〖"Mn" 〗_"10" ، حاوی ۵/0 درصد اتمی کربن مطالعه شده است. آلیاژ توسط کوره¬ی ذوب مجدد قوس الکتریکی (VAR) تهیه شد. شمش حاصل با انجام عملیات ترمومکانیکی شامل پرس و نورد گرم و نیز آنیل در دمای ℃1200 به مدت h ۵ همگن¬سازی شد. سپس شمش تحت عملیات نورد سرد قرار گرفته و نمونه¬های حاصل از نورد سرد در اتمسفر محیط و در سه دمای ℃ 800، ℃ 900 و ℃ 1000، به مدت min 90 آنیل شدند. همچنین یک نمونه از آلیاژ پایه (بدون کربن) که تحت عملیات همگن¬سازی و نورد سرد مشابه، قرار گرفته بود، تهیه شد. این نمونه جهت مقایسه با نمونه¬ی حاوی کربن، در دمای ℃ 1000، به مدت min 90 آنیل شد. ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه¬های مختلف به ترتیب با آزمون XRD، مشاهدات میکروسکوپی نوری، الکترونی روبشی (SEM) و آزمون کشش مطالعه شدند. ریزساختار شمش همگن¬سازی شده، تک¬ فاز FCC، با اندازه¬¬ی متوسط دانه¬ μm 150 و حاوی دوقلو-های آنیل است. بررسی ریزساختار شمش نورد سرد شده، دانه¬های کشیده همراه با باند¬های لغزش صفحه¬ای و دوقلویی¬های مکانیکی را نشان می¬دهد. پس از انجام آنیل، کاربیدهای M_23 C_6 در همه¬ی نمونه¬های حاوی کربن، تشکیل می¬شوند. علاوه بر این، در نمونه¬ی آنیل شده در دمای ℃ 800، دانه¬های تبلور مجدد یافته¬ی هم¬محور مشاهده نمی¬شود. نمونه¬ی آنیل شده در دمای ℃ 900، تبلور مجدد ناقصی دارد. نمونه¬ی آنیل شده در ℃ 1000، به طور کامل تبلورمجدد می¬یابد؛ اما توزیع اندازه¬ی دانه و کاربید¬ها در ریزساختار غیریکنواخت است. متوسط اندازه¬ی دانه¬¬های این نمونه در حدود μm 4/16 و متوسط اندازه¬ی دانه¬ی نمونه¬ی آلیاژ پایه (CF)، با ریزساختار تک¬فاز FCC، در حدود μm 60 است. با افزایش دمای آنیل، از ℃ 800 به ℃ 1000، نتایج آزمون کشش نشان داد که ازدیاد طول از 40% به 66 % افزایش و استحکام نهایی از MPa 1075 به MPa 907 کاهش می¬یابد. نمونه¬ی CF، دارای استحکام کمتر و انعطاف¬پذیری بیشتری نسبت به نمونه¬ A1000 دارد؛ به طوری که استحکام نهایی آن MPa 687 و ازدیاد طول آن 91% است. اثر غالب کربن در سازوکار¬های استحکام¬دهی، در کاهش اندازه¬ی دانه¬ها است. بطوری که سهم کاربید¬ها و تقویت محلول جامد در استحکام تسلیم، کمتر از سهم اندازه¬ی دانه¬ها برآورد شد. با استفاده از آنالیز کراسارد-جول اصلاح شده و محاسبه¬ی چگالی نابجایی¬ها حین تغییر شکل پلاستیک برای نمونه¬های CF و A1000، مشخص کردند که حضور کربن سبب افزایش فعالیت نابجایی¬ها در حین تغییر شکل پلاستیک می¬شود. همچنین تشکیل دوقلو¬های مکانیکی به عنوان سازوکار مضاعف در هر دو نمونه شناسایی شد.
In this work, mechanical properties and microstructure of Co40Cr20Ni20Fe10Mn10, high entropy alloy, with 0.5at.% carbon, have been investigated in composition with carbon-free (CF). The alloy was prepared by vacuum arc remelting (VAR). The alloy ingot was homogenized through thermomechanical processing including warm pressing and warm rolling at 1100 ℃, followed by annealing at 1200 °C for 5 hours. The homogenized ingot was cold rolled to a thickness reduction of 77%. The cold-rolled samples were annealed at 800 ℃, 900 ℃, and 1000 ℃ for 90 min. The microstructure of samples was characterized by X-ray diffraction (XRD), optical microscopy, and scanning electron microscopy (SEM) analysis. The mechanical properties were conducted by performing a uniaxial tensile test. The results indicated that the initial microstructure after homogenization consisted of single-phase FCC, with 150 μm grain size that some of them have annealing twins. The microstructure of the cold-rolled ingot has shown elongated grains and planar slip bands. To obtain recrystallized microstructure, the cold rolled samples were subjected to an annealing process at 800 ℃ (A800), 900 ℃ (A900), and 1000 ℃ (A1000). After annealing the C-containing samples, "M" _"23" "C" _"6" carbides precipitated. In addition, annealing at 800 ℃ showed no or partial recrystallization. The A900 exhibited incomplete recrystallization, and full recrystallization took place only after annealing at 1000 ℃ and it represented a bimodal microstructure. The average grain size of this sample was 16.4 μm and the average grain size of the CF sample, annealed at 1000 ℃, with single-phase FCC microstructure, was 60 μm; it was demonstrated that carbon addition inhibits the recrystallized grain growth. The tensile test results indicated that by increasing the annealing temperature, from 800 ℃ to 1000 ℃, the elongation increased from 40% to 66% and the ultimate strength decreased from 1075 MPa to 907 MPa. The CF sample has lower strength and higher ductility than the A1000 sample; its ultimate strength and elongation were 687 MPa and 91% respectively. The most advantage of carbon addition effects in strengthening mechanisms was observed in reducing the grain size. Thus, the strengthening of the carbides and lattice friction was estimated to be less than the strengthening of grain size, in the yield strength. Microstructure observation, the modified Crussard–Jaoul analysis, and calculation of the dislocation density showed that carbon enhances dislocation, and also the twinning-induced plasticity occurs during plastic deformation.
Carbon addition effects on microstructure and mechanical properties of Co40Cr20Ni20Fe10Mn10 high entropy alloy
آلیاژ آنتروپی بالا
آلیاژ آنتروپی بالای بین‌نشین (iHEA)
ریزساختار، خواص مکانیکی
آلیاژ آنتروپی بالا، آلیاژ آنتروپی بالای بین‌نشین (iHEA)، تغییر شکل پلاستیک ناشی از دوقلویی (TWIP)، ریزساختار، خواص مکانیکی
deformation. Keywords: High entropy alloys, interstitial high entropy alloys (iHEA), twinning induced plasticity (TWIP), Microstructure, Mechanical properties
امانی قدیم، حمیدرضا
اکبری
، علیرضا
استاد راهنما
صنعتی سهند
ایران
دانشگاه صنعتی سهند
مواد، ۷۰۷۳۰، ۱۴۰۱
p
TF
92029
a
Y
