ررسي و مطالعه اثر فرآيندهاي اكستروژن و فورج چندمحوري (MDF) بر ريزساختار، استحكام برشي و سختي سطح آلياژ منيزيم AM60

The Influences of Extrusion and Multi-Directional Forging (MDF) Processes on Microstructure, Shear Strength and Microhardness of AM60 Magnesium Alloy

در پژوهش حاضر، ابتدا آلياژ منيزيم AM60 ريخته‌گري شده و سپس تحت فرآيند اكستروژن داغ قرار گرفته است. در مرحله بعد، نمونه‌هاي اكسترود شده طي شش پاس تحت فرآيند فورج چندمحوري (MDF) قرار گرفته و سپس تأثير اين فرآيند بر ريزساختار، استحكام برشي و سختي سطح آن‌ها بررسي شده است. براي ارزيابي استحكام برشي و سختي سطح نمونه‌هاي اكسترود و MDF شده، آزمايش‌هاي سنبه برشي و توزيع ميكروسختي در دماي اتاق انجام شده است. با بررسي نتايج آزمون‌ سنبه برشي، مشخص گرديد كه هم تنش تسليم برشي و هم استحكام نهايي برشي پس از پاس دوم MDF افزايش قابل ملاحظه‌اي داشته است به‌گونه‌اي كه استحكام برشي نهايي از MPa 121.58 به MPa 142.42 رسيده است. سپس با افزايش تعداد عبورها هر دو پارامتر كاهش پيدا كرده‌اند وليكن در همه پاس‌ها مقدار هر دو پارامتر نسبت به حالت اكسترود شده با افزايش همراه است. نتايج حاصل از آزمون توزيع ميكروسختي نيز همين روند افزايشي و كاهشي را مورد تأييد قرار مي‌دهد كه علت آن، تحولات بافت كريستالي مي‌باشد. در اين آزمون كه به روش ويكرز صورت پذيرفته است، ميانگين سختي سطح براي نمونه‌هاي اكسترود و MDF شده در پاس‌هاي 2، 4 و 6 به ترتيب 73.50، 85.93، 82.26 و 77.83 ويكرز مي‌باشد كه تطابق بسيار خوبي با نتايج آزمون سنبه برشي دارد. پس از فرآيند ساختار دانه‌بندي آلياژ بسيار ريز شده به‌گونه‌اي ميانگين اندازه دانه از 11.22 ميكرومتر در حالت اكسترود شده به 1.91 ميكرومتر بعد از پاس ششم MDF كاهش پيدا كرده است.

In the present study, AM60 magnesium alloy was cast and then subjected to hot extrusion process. Next, Multi Directional Forging (MDF) experiments with six pass numbers were conducted to investigate the influence of the operation on the microstructure and mechanical properties of these alloys. The shear punch test (SPT) and Vickers microhardness test were employed to evaluate the mechanical properties of the extruded and MDFed samples. Both the shear yield stress (SYS) and ultimate shear strength (USS) obtained from the shear punch test increased just after two passes but decreased with further pressing, although it was expected that the grains become finer with increasing the pass number. After two passes USS increased from 121.58 MPa to 142.42 MPa. This rise and fall indicates that texture softening overcame the strengthening effects of the grain refinement. The Vickers microhardness was measured across the cross sections of the extruded and MDFed samples, the results of this test also confirm this. The average microhardness of the extruded and MDFed samples were found to be respectively 73.50, 85.93, 82.26 and 77.83 HV for the extruded and 2,4 and 6 passes of MDFed, which confirms SPT results. Optical micrographs showed that processing by MDF reduces the grain size from 11.22 to 1.91 μm after 6 passes.