Document
Solid state recycling of magnesium alloys using equal channel angular pressing.
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2021
Language
English
English abstract
The aim of this study is to recycle AZ31 (UNS M11311) magnesium alloy chips by solidstate recycling (SSR) approach utilizing a severe plastic deformation technique. The equal
channel angular pressing (ECAP) as a severe plastic deformation technique is used to
consolidate the AZ31 chips into bulk material. ECAP was originally used to process bulk
materials to enhance their mechanical properties due to its large imposed strain. Hence,
it is recently used to successfully consolidate metallic powder and chips. In addition to the
successful overcoming of the environmental, economical, and technical issues of
recycling Mg alloy using conventional remelting process, starting with chips with
different orientation during SSR process might result in material with weaker
crystallographic texture and hence lower anisotropy. In the current study the quality of
consolidation is investigated as a function of ECAP passes. Detailed metallographical,
chemical and mechanical characterization as well as texture simulation were carried out
on the recycled AZ31 samples.
The AZ31 Mg alloy chips have been successfully recycled using one and two ECAP
passes following route A in which the billet is continuously processed without rotation
between successive passes. The degree of consolidation quality was found to be highly
dependent on the number of ECAP passes. The density of recycled material was
significantly improved by increasing the number of passes. Furthermore, the hardness of
solid state recycled AZ31 materials was found to be higher than those of the starting cast
AZ31 and it increases with increasing number of passes. The breakage of oxide layers
around the chips boundaries and the distribution of the oxide particles within the matrix
have caused particles dispersion strengthening and hence increased in hardness. The
texture evolution of solid state recycled AZ31 after one pass and two passes was
successfully predicted using a visco-plastic self-consistent (VPSC) crystal plasticity
model. It was found that the recycled AZ31 samples using ECAP developed strong texture
despite the starting random texture. The recycled AZ31 exhibited a strong basal texture
that was further strengthened after the second ECAP pass following route A.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
الهدف من هذه الدراسة هو إعادة تدوير الحالة الصلبة لرقائق سبائك المغنيسيوم AZ31 من خلال نهج إعادة تدوير الحالة الصلبة بأستخدام تقنية التشوه البلاستيكي الشديد. تم دمج الرقائق باستخدام الضغط الزاوي ذي القناة المتساوية )ECAP )والتي تعتبر واحدة من اشهر تقنيات التشوه البلاستيكي الشديد. تم استخدام هذه التقنية بشكل واسع لمعالجة السبائك المعدنية السائبة من اجل تحسين خصائصها. ومؤخرا استخدمت إلعادة تدوير بعض الرقائق /المساحيق المعدنية بنجاح. بالاضافة إلى التغلب على المشكلة البيئية والاقتصادية والتقنية إلعادة تدوير سبيكة MgرقائقAZ31 من خلال نهج اعادة تدوير الحال الصلبة بدلا من استخدام عملية إعادة الصهر التقليدية ، فقد يؤدي البدء بالرقائق الخاصة بالتوجه المختلف إلى مادة AZ31 المعاد تدويرها مع نسيج بلوري أضعف. قد يؤدي هذا النسيج الاضعف إلى انخفاض في خصائص تباين الخواص التي تظهرها سبائك المغنيسيوم المعالجة. تم إجراء دراسة معدنية وميكانيكية توصيف معدني وميكانيكي وكذلك محاكاة نسيج على عينات AZ31 المعاد تدويرها. في هذه الدراسة القصيرة تم تغيير المعلمة التجريبية مثل عدد التمريرات كعامل اساسي لدراسة تحسن جودة الدمج وهندسة النسيج البلوري. تم إعادة تدوير رقائق سبيكة mg AZ31 بنجاح باستخدام الضغط الزاوي للقناة المتساوية )ECAP )بعد تمريره واحدة و تمريرتين باستخدام المسار A .أظهرت نتائج التوصيف المجهري أن درجة جودة الدمج كانت تعتمد بشكل كبير على عدد التمريرات. لوحظ ان كثافة المواد المعاد تدويرها تحسنت بشكل كبير بعد زيادة عدد التمريرات. عالوة على ذلك ، تم العثور على الخواص الميكانيكية للمواد الصلبة AZ31 المعاد تدويرها أعلى من تلك الموجودة في صب AZ31 وتزداد مع زيادة عدد التمريرات. تم اقتراح أن الاكسيد الهش الموجود داخل حدود الرقاقة للمادة المعاد تدويرها والتي تتكون بشكل طبيعي أثناء عملية الطحن قد تتسبب في تقوية تشتت الجزيئات. تم التنبؤ بنجاح تطور نسيج الحالة الصلبة المعاد تدويرها AZ31 بعد تمريرة واحدة وتمريرتين باستخدام نموذج اللدونة البلورية المتوافقة مع اللزوجة البلاستيكية )VPSC .)وجد أن عينات AZ31 المعاد تدويرها باستخدام ECAP طورت نسي ًجا قويًا على الرغم من أنها بدأت من نسيج عشوائي. بعد تمريرة واحدة ، اظهرت عينة AZ31 المعاد تدويرها نسي ًجا قاعديًا قويًا بأتجاه يوازي تقريبًا الاتجاه الطولي )LD )للعينة .كذلك وجد ان استخدام المسار A أثناء التمريرات المتعددة تعمل على تقوية النسيج الاساسي لـ AZ31 المعاد تدويره.
Category
Theses and Dissertations