magistrsko delo
Povzetek
Trenutno je aluminij ena izmed najpomembnejših tehniških kovin. Njegove zlitine imajo veliko dobrih lastnosti, ki se jih medsebojno uspešno kombinira. Njihovo vsesplošno uporabnost predvsem zagotavljajo razmerje med trdnostjo in gostoto, dobra duktilnost, odpornost na korozijo in dobra toplotna in električna prevodnost. Zato se aluminijeve zlitine uporabljajo od živilske, gradbene, farmacevtske, električne, do vesoljske, avtomobilske in letalske industrije. Prav pri slednjih treh, kjer je predvsem ključna nizka gostota v povezavi z visoko trdnostjo, so zlitine skupine 7XXX, med njimi zlitina EN AW 7075 izrednega pomena. V teh zlitinah je glavni legirni element cink (do 6,1 mas. %), pomembna pa sta tudi dodatka magnezija (do 2,9 mas. %) in bakra (do 2 mas. %). Takšne zlitine se toplotno utrjujejo, kar pomeni, da se med toplotno obdelavo tvorijo predvsem nanometrski metastabilni izločki ?' (MgZn2) in ? (Al2Cu), ki najbolj utrjujejo matico ?Al. Zato te zlitine dosegajo trdnosti do 500 MPa.
Namen magistrske naloge je bil z diferenčno vrstično kalorimetrijo (DSC) in meritvami specifične električne upornosti zasledovati proces homogenizacije in toplotne obdelave T6 aluminijeve zlitine EN AW 7075. Najprej smo s pomočjo namenske programske opreme Thermo-Calc izračunali fazni diagram, delež faz med ravnotežnim strjevanjem in potek neravnotežnega strjevanja (Scheil-ov diagram). Sledilo je litje in priprava DSC vzorcev in vzorcev za meritev specifične električne upornosti. Prav tako smo izvedli ETA. Iz ogrevalne in ohlajevalne krivulje DSC litega vzorca smo določili maksimalno temperaturo homogenizacij. Z namenom sledenja homogenizacije, dvostopenjske homogenizacije in staranja smo izvedli meritve specifične električne upornosti, v cevni uporovni peči, katerih rezultate smo potrdili z istočasno meritvijo na napravi DSC. Po opravljenih meritvah smo opravili še metalografsko preiskavo vzorcev.
Rezultati in izdelani grafi so pokazali, da najvišja temperatura homogenizacije znaša 460 °C zaradi prisotnosti nizkotaljivih evtektikov v zlitini EN AW 7075. Meritve specifične upornosti so pokazale, da se osnovni procesi homogenizacije na temperaturi 460 °C zaključujejo po 10 h, osnovni procesi pri dvostopenjski homogenizaciji (2 h na 460 °C in 10 h na 520 °C) pa se zaključujejo po 8,33 h. Staranje na temperaturi 120 °C se zaključuje po 16 h, na temperaturi 180 °C pa po 12 h. DSC meritve izvedene pri istih meritvenih pogojih so vse rezultate potrdile. Končna metalografska preiskava je potrdila prisotnost faz, ki so bile pričakovane po termodinamičnih izračunih in literaturnem pregledu.
Ključne besede
zlitina EN AW 7075;homogenizacija;staranje;specifična električna upornost;DSC;
Podatki
Jezik: |
Slovenski jezik |
Leto izida: |
2022 |
Tipologija: |
2.09 - Magistrsko delo |
Organizacija: |
UL NTF - Naravoslovnotehniška fakulteta |
Založnik: |
[M. Vončina] |
UDK: |
669 |
COBISS: |
129248515
|
Št. ogledov: |
88 |
Št. prenosov: |
31 |
Ocena: |
0 (0 glasov) |
Metapodatki: |
|
Ostali podatki
Sekundarni jezik: |
Angleški jezik |
Sekundarni naslov: |
study of heat treatment of aluminium alloy 7075 with DSC and measuring electrical resistance |
Sekundarni povzetek: |
Currently, aluminum is one of the most important technical metals. Its alloys have many good properties that combine successfully with each other. Their universal applicability is ensured by the strength-to-density ratio, good ductility, corrosion resistance and good thermal and electrical conductivity. Therefore, aluminum alloys are used in many fields, from food, construction, pharmaceutical, electrical, aerospace, automotive and aerospace industries. In the latter three low density to high strength ratio is the key. Therefore, 7XXX alloys, especially EN AW 7075, are the most widely used in these fields. In these alloys, the main alloying element is zinc (up to 6.1 wt. %), and the addition of magnesium (up to 2.9 wt. %) and copper (up to 2 wt. %) is also important. Such alloys are heat-treated, which means that during heat treatment mainly nanometer metastable precipitates η′ (MgZn2) and θ (Al2Cu) are formed. This heat-treatment strengthens αAl matrix the most. Therefore, these alloys achieve strengths up to 500 MPa.
The purpose of the master's thesis was to follow the process of homogenization and heat treatment of alloy EN AW 7075 with differential scanning calorimetry (DSC) and measurements of specific electrical resistivity. First, we calculated a phase diagram, diagram of changing the proportion of phases during equilibrium solidification and the course of nonequilibrium solidification (Scheil diagram). This was followed by casting and preparation of DSC samples and specimens to measure specific electrical resistivity. We made an ETA casting measurement. The maximum homogenization temperature was determined by heating and cooling curves of the DSC cast sample. In order to track homogenization, two-stage homogenization and aging, we performed measurements of specific electrical resistivity in a tubular resistance furnace, the results of which were confirmed by simultaneous measurement on a DSC device. After the measurements, a metallographic examination of the samples was performed.
The results and graphs showed that the maximum homogenization temperature is 460 ° C due to the presence of low-melting phases in the alloy EN AW 7075. Specific resistivity measurements showed that the basic homogenization processes at 460 °C are coming to an end after 10 h, processes in two-stage homogenization (2 h at 460 ° C and 10 h at 520 ° C) are coming to an end after 8,33 h, aging at 120 ° C is coming to an end after 16 h and at 180 ° C after 12 h. DSC measurements performed under the same measurement conditions confirmed all results. The final metallographic investigation confirmed the presence of the phases expected after the Thermo-Calc calculations and the theoretical review. |
Sekundarne ključne besede: |
alloy EN AW 7075;homogenization;aging;specific electrical resistivity;DSC; |
Vrsta dela (COBISS): |
Magistrsko delo/naloga |
Študijski program: |
0 |
Konec prepovedi (OpenAIRE): |
1970-01-01 |
Komentar na gradivo: |
Univ. v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fak., Oddelek za materiale in metalurgijo |
Strani: |
XX, 99 str. |
ID: |
16270664 |