تحلیل رفتار سختی و ریز ساختار در آلیاژهای Al-۴%wtCu با مقادیر مختلف

روی یکی از موثرترین عناصر آلیاژی در سیستم های آلومینیوم محسوب می شود که تاثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی، سختی و ریز ساختار این آلیاژها دارد. این عنصر با ایجاد تقویت محلول جامد و همچنین از طریق تشکیل فازهای بین فلزی و رسوبات نانومتری سبب افزایش استحکام و سختی آلیاژ می شود [۳، ۱۲]. از نظر ریز ساختاری روی می تواند باعث ریزتر شدن ساختار دندریتی و تغییر در مورفولوژی فازها در آلیاژهای حاوی مس و آلومینیوم شود. همچنین روی با کاهش فاصله بازوی دندریت ثانویه و افزایش توزیع یکنواخت رسوبات، به بهبود هم زمان استحکام و پایداری ساختاری کمک می کند [۲]. حضور مقادیر زیاد Cu باعث می شود فاز AbCu به عنوان فاز غالب ظاهر شود و شبکه ای سخت و پیوسته ایجاد گردد که نقش اصلی را در استحکام دارد. در نهایت افزایش Cu و Zn شبکه ای سخت و پایدار از بین فلزی ها ایجاد می کند که عامل اصلی افزایش ریز سختی آلیاژهای آلومینیوم است و نقش زمینه fcc-AlT در تقویت کمتر می شود [۴]. هدف این پژوهش ارزیابی نقش مقادیر متفاوت روی بر سختی و ریز ساختار آلیاژهای ریختگی Al-Cu بود. بدین منظور سه آلیاژ با ترکیبات Al-۲%Zn-۴%Cu، Al-۱%Zn-۴%Cu و Al-۳%Zn-۴%Cu تهیه و پس از انجام آنالیز کوانتومتری، تطابق ترکیب شیمیایی آن ها با مقادیر اسمی تایید شد. سپس نمونه ها برای آزمون سختی ویکرز و بررسی ریز ساختار به وسیله میکروسکوپ نوری آماده سازی و مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد سختی آلیاژها به ترتیب، ۵۸.۴۷، ۷۷.۶۳ و ۵۹.۴۳ ویکرز است. برخلاف انتظار مبنی بر افزایش تدریجی سختی با افزایش درصد روی، آلیاژ حاوی ۲ درصد روی سختی به طور محسوسی بالاتری نشان داد که این رفتار عمدتا ناشی از حضور بیشتر آهن و تشکیل فازهای سخت در این ترکیب است. مقایسه میان ترکیبات مختلف بیانگر آن است که اگرچه روی اثر مستقیم اما محدود بر سختی دارد اما ناخالصی هایی همچون آهن می توانند نقش غالب و تعیین کننده ای در ویژگی های مکانیکی ایفا کنند. دستاورد این تحقیق روشن سازی اثر هم زمان ترکیب آلیاژی و ناخالصی ها بر سختی آلیاژهای Al-Cu و ارائه بینشی کاربردی برای بهینه سازی طراحی این خانواده از آلیاژها است.

کلیدواژه ها:

ریز سختی ، آلیاژ ، روی ، ریز ساختار