عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار سیلان برشی آلیاژ منیزیم AZ۳۱ نورد گرم شده
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-شکل‌دادن فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 899;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 899;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49332
- تاریخ دفاع
- ۰۷ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- سعید مومنی
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی
- چکیده
- چکیده در سال¬های اخیر، به منظور بهبود شکل¬پذیری آلیاژهای منیزیم، مطالعات وسیعی در راستای دست‌یابی به ساختارهای ریزدانه از طریق اعمال تغییرشکل¬های شدید بر روی این آلیاژها صورت پذیرفته است. در تحقیقات انجام شده نشان داده شده است که در حین تغییرشکل شدید، کرنش¬های برشی می‌تواند نقش مهمی در تعیین رفتار سیلان و تحولات ریزساختاری آلیاژ ایفا کند. اعمال کرنش¬های برشی سبب انباشت انرژی تغییرشکل و تسهیل وقوع تبلورمجدد دینامیک می¬گردد که نهایتاً دست¬یابی به ساختاری ریزدانه و بهبود شکل پذیری ماده را به دنبال خواهد داشت. البته هنوز پرسش¬های بسیاری در رابطه با مکانیزم عملکرد کرنش¬های برشی و اثر مود تغییرشکل بر مشخصه¬های تغییرشکلی آلیاژ¬های منیزیم باقی مانده است. در پژوهش حاضر به منظور بررسی تاثیر کرنش¬های برشی بر رفتار تغییرشکل گرم آلیاژ AZ31، سیکل¬های عملیات ترمومکانیکی مربوط به آزمایش¬های فشار گرم نمونه¬های فشار-برش و کلاهک¬دار برنامه¬ریزی و اعمال گردید. همچنین رفتار بارگذاری نمونه¬ی فشار-برش در شرایط ترمومکانیکی مشابه با فرآیند تجربی شبیه¬سازی شد و به کمک نتایج حاصل، نمودارهای تنش-کرنش معادل استخراج گردید. در گام نخست، با استفاده از نمودارهای تنش-کرنشِ حاصل از آزمایش فشار گرم نمونه¬ی فشار-برش و نمونه¬ی فشار متداول، اثر مود تغییرشکل بر وقوع فرآیندهای ترمیم و هم¬چنین برخی پارامترهای کارگرم مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می¬دهند که با توجه به فعالیت گسترده¬تر سیستم¬های لغزش در نمونه¬ی فشار-برش، تبلورمجدد دینامیک در کرنش¬های بیشتری نسبت به نمونه¬ی فشار متداول آغاز می‌شود. هم¬چنین دیده شد که پارامترهای انرژی فعال¬سازی تغییرشکل (Q) و ضریب حساسیت به نرخ کرنش (m) مستقل از مود تغییرشکل می¬باشند. در گام بعد، با توجه به تصاویر ریزساختاری حاصل از مقطع سنجه¬ی نمونه¬های فشار-برش و کلاهک¬دار، تاثیر کرنش¬های برشی بر فرآیند ریزدانگی آلیاژ مورد بحث و بررسی قرار گرفت. بررسی¬های ریزساختاری نشان داد که تمایل به تشکیل باندهای برشی در حضور کرنش¬های برشی بیشتر است. هم¬چنین از آنجاییکه مناطق داخل باندها و محل تقاطع آن¬ها با یکدیگر دارای انرژی ذخیره شده¬ی بسیار بالایی هستند، با افزایش دانسیته¬ی باندهای برشی، مراکز مستعد جوانه‌زنی دانه¬های تبلورمجدد افزایش یافته و در نهایت منجر به حصول ساختارهای ریزدانه¬تر می¬گردد.
- Abstract
- Abstract: In recent years, many researches have been conducted to study the formability of magnesium alloys through grain refinement by Severe Plastic Deformation (SPD) methods. In these researches, shear strains were considered as an effective parameter on material’s formability and the related microstructural evolutions. Accordingly, a thorough investigation of plastic deformation behavior is highly necessitated where the main mode of deformation is shear. However, the separation of shear and normal strains is not easily possible, and many studies have been devoted to assess the methods of applying pure shear strain. The development of any method such as hat-shaped and shear-compression specimens are some of these efforts. In the present work, shear-compression specimen has been successfully employed to study the shear flow behavior of AZ31 magnesium alloy at high temperatures and in quasi-static regime. The loading process in shear-compression testing has been simulated using ABAQUS software. This has been carried out in the temperature range of 250–450°C and displacement rates of 1.5, 15 and 150 mm/min. In addition, to validate the numerical simulation results, the shear compression specimens have been also compressed experimentally at the same conditions of numerical ones. The equivalent stress–strain curves obtained from numerical simulation results along with microstructural observations were utilized to investigate the effect of loading conditions on deformation behavior of the experimental alloy. The homogenous distribution of shear strains within the gage region of shear-compression specimen obtained from the numerical and experimental results indicated the high applicability of shear-compression specimen to study shear flow behavior of materials at hot deformation conditions. The results show that the dynamic recrystallization in shear compression specimen occurs at higher strains than that of conventional hot compression specimens. In addition, the deformation activation energy (Q) and strain rate sensitivity parameter (m) appear to be relatively insensitive to deformation mode. The effect of shear strains on the grain refinement mechanisms have been also discussed relying on the microstructures obtained from the mid section of the hat-shaped and shear-compression specimens. The microstructural investigations indicated that shear strains may have a significant effect on the formation of shear bands. The high stored energy inside the shear bands and their boundaries especially their intersections provide more nucleation sites which in turn lead to more refined structures.
