بررسی تاثیر عملیات اصطکاکی-اغتشاشی بر تحولات ریزساختاری و رفتار مکانیکی ورق‌های تولید شده به‌روش نورد تجمعی پیوندی

بررسی تاثیر عملیات اصطکاکی-اغتشاشی بر تحولات ریزساختاری و رفتار مکانیکی ورق‌های تولید شده به‌روش نورد تجمعی پیوندی


بررسی تاثیر عملیات اصطکاکی-اغتشاشی بر تحولات ریزساختاری و رفتار مکانیکی ورق‌های تولید شده به‌روش نورد تجمعی پیوندی

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: بررسی تاثیر عملیات اصطکاکی-اغتشاشی بر تحولات ریزساختاری و رفتار مکانیکی ورق‌های تولید شده به‌روش نورد تجمعی پیوندی

ارائه دهنده: Provider: علی اخوان

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر علی علوی‌نیا

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر یوسف مظاهری رودبالی

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر کارن ابری نیا - دکتر رامین ابراهیمی - دکتر فرامرز فرشته صنیعی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 26 دی 1400 - ساعت 15

مکان ارائه: Place of presentation: پورتال سایت دانشکده مهندسی بصورت آنلاین

چکیده: Abstract: در دنیای کنونی رقابت بی‌پایانی برای تولید مواد با عملکرد بهتر شکل گرفته ‌است. فرآیند نورد تجمعی پیوندی (ARB) به‌دلیل بازدهی مناسب و تولید مقرون به‌صرفه ورق‌های فلزی، جایگاه خود را در بین روش‌های تغییرشکل پلاستیک شدید (SPD) پیدا کرده است. فرآیند اصطکاکی-اغتشاشی (FSP) نیز به‌دلیل مزایای ویژه در صنایع هوافضا، خودروسازی، ریلی، دریایی و... مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش تحولات ریزساختاری (اندازه دانه، مرز دانه، شکل ساختار و مکانیزم‌های حاکم بر آن) و رفتار مکانیکی (شامل سختی، استحکام، ازدیاد طول نسبی و چقرمگی شکست تنش صفحه‌ای) ورق آلیاژ آلومینیوم 1050 طی فرآیند ARB و فرآیند FSP بررسی شد. ابتدا فرآیند ARB به‌صورت گرم طی 9 سیکل بر روی نمونه‌ها انجام و از سیکل‌های فرد نمونه‌برداری شد. سپس ورق‌های ARB شده در سیکل‌های مختلف تحت فرآیند FSP قرار گرفتند. پس از یافتن ترکیب مناسب محلول، ولتاژ و دما برای الکتروپولیش نمونه‌ها، بررسی ریزساختاری به‌روش EBSD انجام شد. نتایج نشان داد که دانه‌های هم‌محور با اندازه میانگین 35 میکرون در ورق پایه پس از پنج سیکل فرآیند ARB، به دانه‌های ریز و کشیده شده در راستای نورد با میانگین اندازه 1/8 میکرون تبدیل شدند. همچنین، بررسی مرزهای کوچک‌زاویه (LAGBs) و بزرگ‌زاویه (HAGBs) در ریزساختار نشان داد که انجام پنج سیکل فرآیند ARB به‌تدریج منجر به افزایش کسر مرزدانه‌های بزرگ‌زاویه (fHAGB) تا 56% شد. فرآیند FSP، دانه‌های کشیده شده ورق ARB را به دانه‌هایی هم‌محور و نسبتا هم‌اندازه در ناحیه ناگت تبدیل نمود و نسبت HAGBs را کاهش داد. در ناحیه HAZ نمونه‌های FSP شده رشد دانه و بازیابی، مکانیزم‌های غالب بودند. فرآیند ARB استحکام نهایی ورق را افزایش داد. استحکام نهایی در سیکل پنجم نسبت به ورق پایه 94% افزایش یافت. ازدیاد طول نسبی طی فرآیند ARB روند نزولی داشت و از 46% در ورق پایه به 8% در سیکل نهم کاهش یافت. طی بررسی نتایج و مقایسه آن با سایر مطالعات ثابت شد که فرآیند ARB گرم، در آلیاژ آلومینیوم 1050 تعادل استحکام-انعطاف‌پذیری بهتری نسبت به ARB در دمای محیط ایجاد می‌کند و به‌همین دلیل از نظر صنعتی رفتار مکانیکی مطلوب‌تری دارد. انجام FSP روی ورق ARB باعث کاهش استحکام ولی افزایش انعطاف‌پذیری گردید. چقرمگی شکست تنش صفحه‌ای (KC) بعد از اولین سیکل ARB از MPa.√m 85/12 به MPa.√m 11/18 رسید که 41 % افزایش داشت. روند افزایش KC با ادامه سیکل‌های فرآیند ARB ادامه داشت و پس از پنج سیکل، نسبت به ورق پایه 78 % رشد یافت و به MPa.√m 85/22 رسید. مقدار KC در ورق ARB شده، در راستای نورد و عمود بر نورد اختلاف چندانی نداشت. فرآیند FSP منجر به کاهش 15 تا 34 درصدی KC در ورق ARB شد، ضمن این‌که مقدار KC برای نمونه‌های مختلف FSP اختلاف چندانی نداشت. کاهش شدید fHAGB و رشد دانه در فرآیند FSP موجب افت KC نسبت به حالت ARB شد. سیکل اول ARB، موجب افزایش شدید سختی (68 %) و شاخص ناهمگنی نسبت به ورق پایه شد اما در سیکل‌های بعدی نرخ افزایش سختی و شاخص ناهمگنی کاهش پیدا کردند. ریخت‌شناسی دیمپل‌ها در تصاویر SEM سطوح شکست نمونه‌های ARB حاکی از وقوع پارگی برشی نرم بود و در نمونه‌های FSP شکست نرم را نشان داد ضمن این‌که جدایش لایه‌ها نیز در سیکل‌های مختلف تحلیل و بررسی شد.

فایل: ّFile: