تحولات ریزساختاری پودرهای نانوساختار آلومینیوم- منیزیم حین فرایند آسیاکاری مکانیکی و عملیات حرارتی ثانویه

رونقی, امین

doi:10.30501/jamt.2017.70361

تحولات ریزساختاری پودرهای نانوساختار آلومینیوم- منیزیم حین فرایند آسیاکاری مکانیکی و عملیات حرارتی ثانویه

نویسنده

امین رونقی

دانشگاه صنعتی بیرجند، گروه مهندسی مواد، بیرجند، ایران.

10.30501/jamt.2017.70361

چکیده

در پژوهش حاضر، آلیاژسازی مکانیکی سیستم دوتایی آلومینیوم- منیزیم جهت تولید فازهای فوق‌اشباع و نانوساختار مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. برای این منظور، سه سیستم آلیاژی با مقادیر متفاوت منیزیم شامل wt% 10، wt% 30 و wt% 50 برای زمان های مختلف بین 2 تا 12 ساعت مورد آسیاکاری قرار گرفتند. مورفولوژی، ترکیب و ساختار فازی پودرهای آسیاکاری شده با درصدهای مختلف منیزیم توسط آنالیزهای متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفت. بر همین اساس، محصولات آسیاکاری به‌طور عمده شامل فازهای فوق اشباع و نانوساختار محلول جامد آلومینیوم (α) و فاز غنی از منیزیم Al12Mg17 (γ) گزارش شد. علاوه بر این، براساس نتایج هیچ اثری از فاز تعادلی Al3Mg2 (β) در محصولات آسیاکاری دیده نشد. به کمک آزمایشات آنالیز حرارتی، پایداری حرارتی و رفتار اکسیداسیون فازهای فوق‌اشباع و نانوساختار تولید شده طی آسیاکاری مورد مطالعه قرار گرفت و تغییرات فازی پودرهای فوق اشباع سنتز شده حین عملیات تحت اتمسفرهای آرگون و هوا به صورت مجزا بررسی گردید.

کلیدواژه‌ها

آسیاکاری مکانیکی

پودر نانوساختار

آلیاژ آلومینیوم- منیزیم

پایداری حرارتی

عنوان مقاله English

Microstructural Evolution of Nanostructured Al-Mg Powder System During Ball Milling and Post Heat Treatment Processes

نویسنده English

Seyyed Amin Rounaghi

Birjand University of Technology, Department of Materials Engineering, Birjand, Iran.

چکیده English

In the current study, the mechanical alloying of Al-Mg binary system was investigated to synthesize supersaturated and nanostructured phases. For this, three alloying systems with different Mg contents of 10 %wt, 30 %wt and 50 %wt were milled for various times from 2 to 12 h. The morphology, composition and phase structure of the ball milled powders were studied using different techniques. It was revealed that the milled products are mainly consisted of supersaturated and nanostructured aluminum solid solution (α) and magnesium rich Al12Mg17 (γ) phases. While the formation of equilibrium Al3Mg2 (β) phase was not observed based on the results. The thermal stability and oxidation behavior of the supersaturated and nanostructured phases was further investigated using distinct thermal analyses under argon and air atmospheres.

کلیدواژه‌ها English

Mechanical milling

Nanostructured powder

Al-Mg alloy

Thermal stability

Roberts, T.A.,Burton, R.L.,Krier, H., Ignition and Combustion of Aluminum/Magnesium Alloy Particles in O₂ at High Pressures, Combustion and Flame, 1993, 92, 125-43.
Youssef, K.M.,Scattergood, R.O.,Murty, K.L.,Koch, C.C., Nanocrystalline Al–Mg Alloy with Ultrahigh Strength and Good Ductility, Scripta Materialia, 2006, 54, 251-6.
Aly, Y.,Schoenitz, M.,Dreizin, E.L., Ignition and Combustion of Mechanically Alloyed Al–Mg Powders with Customized Particle Sizes, Combustion and Flame, 2013, 160, 835-42.
Chen, R.H.,Suryanarayana, C.,Chaos, M., Combustion Characteristics of Mechanically Alloyed Ultrafine-Grained Al-Mg Powders, Advanced Engineering Materials, 2006, 8, 563-7.
Calka, A.,Kaczmarek, W.,Williams, J.S., Extended Solid Solubility in Ball-Milled Al-Mg Alloys, Journal of Materials Science, 1993, 28, 15-8.
Suryanarayana, C., Mechanical Alloying and Milling, Progress in Materials Science, 2001, 46, 1-184.
Enayati, M.H.,Mohamed, F.A., Application of Mechanical Alloying/Milling for Synthesis of Nanocrystalline and Amorphous Materials, International Materials Reviews, 2014, 59, 394-416.
Dreizin, E.L., Metal-Based Reactive Nanomaterials, Progress in Energy and Combustion Science, 2009, 35, 141-67.
Rogachev, A.S.,Mukasyan, A.S., Combustion of Heterogeneous Nanostructural Systems (Review), Combustion, Explosion, and Shock Waves, 2010, 46, 243-66.
Schoenitz, M.,Dreizin, E.L., Structure and Properties of Al-Mg Mechanical Alloys, Journal of Materials Research, 2003, 18, 1827-36.
Shoshin, Y.L.,Mudryy, R.S.,Dreizin, E.L., Preparation and Characterization of Energetic Al-Mg Mechanical Alloy Powders, Combustion and Flame, 2002, 128, 259-69.
Zhou, F.,Liao, X.Z.,Zhu, Y.T.,Dallek, S.,Lavernia, E.J., Microstructural Evolution During Recovery and Recrystallization of a Nanocrystalline Al-Mg Alloy Prepared by Cryogenic Ball Milling, Acta Materialia, 2003, 51, 2777-91.
Gubicza, J.,Kassem, M.,Ribárik, G.,Ungár, T., The Microstructure of Mechanically Alloyed Al–Mg Determined by X-Ray Diffraction Peak Profile Analysis, Materials Science and Engineering: A, 2004, 372, 115-22.
Scudino, S.,Sakaliyska, M.,Surreddi, K.B.,Eckert, J., Mechanical Alloying and Milling of Al–Mg Alloys, Journal of Alloys and Compounds, 2009, 483, 2-7.
Zhang, D.L.,Massalski, T.B.,Paruchuri, M.R., Formation of Metastable and Equilibrium Phases During Mechanical Alloying of Al and Mg Powders, Metallurgical and Materials Transactions A, 1994, 25, 73-9.
Saunders, N., A Review and Thermodynamic Assessment of the Al-Mg and Mg-Li Systems, Calphad-Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, 1990, 14, 61-70.