عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار تغییر شکل گرم کامپوزیت زمینه فلزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1210;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70303
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- امیرحسین شفیعی زاد
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی, محمد قمبری
- چکیده
- نیاز روزافزون صنایع مختلف بویژه صنایع خودروسازی به مواد سبک با نسبت استحکام به وزن بالا، منجر به رویکرد محققین و صنعتگران به استفاده از کامپوزیت های زمینه فلزی شدهاست. کامپوزیت Al-Cu/M ¬¬Si از جمله کامپوزیت های تولید شده به روش درجا به شمار می رود که با وجود استحکام ویژه و خواص سایشی قابل قبول، به دلیل مشخصه های نامطلوب ریزساختاری خواص مکانیکی نامطلوبی در شرایط ریختگی و در دمای محیط دارد. با توجه به مؤثر شناخته شدن فرایندهای ترمومکانیکی در بهبود ضعف های این کامپوزیت در پژوهش های پیشین، در تحقیق حاضر رفتار بنیادین ترمومکانیکی و تحولات مرتبط ریزساختاری در شرایط مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور آزمایش های فشار گرم در محدوده دمایی 300 تا C°500، تحت نرخ کرنش های 3-10، 2-10 وs-1 1-10 انجام شد. در ابتدا براساس داده های تجربی حاصل از آزمایش های فشار گرم رفتار سیلان ماده با استفاده از دو مدل آرنیوسی و جانسون-کوک پیش بینی شد. مدل آرنیوسی به دلیل استفاده از ثوابت ذاتی ماده قادر به پیش بینی بهتر نوع سیلان و سطح سیلان در مقایسه با مدل جانسون-کوک است. انحراف مشاهده شده در هر دو مدل در دماهای پایین تر به اثر حساسیت به نرخ کرنش منفی ماده در این شرایط نسبت داده شد. علاوه بر این، روند تغییرات تنش سیلان نشان دهنده وقوع نرم شوندگی قابل توجه در شرایط مختلف تغییر شکلی است که براساس تحولات فاز زمینه و رسوبات و ذرات فاز دوم مورد بحث قرار می گیرد. تبلورمجدد دینامیک ترغیب شونده توسط رسوبات اولیه مهم ترین مکانیزم ترمیم مربوط به زمینه آلومینیوم ? شناسایی شد. در ارتباط با ذرات Mg¬2¬Si اولیه، شکست مکانیکی ناشی از موضعی شدن کرنش در دمای C°300، انباشتگی و اتصال و درشت شدن ذرات در دمای C°400 و کروی شدن آن ها در دمای C°500 از عوامل مهم در تقویت رفتار نرم شوندگی این کامپوزیت در نظر گرفته شد. علاوه بر این شکست و خمش رسوبات ثانویه در محدوده دمایی پایین و اصلاح مورفولوژی آن ها طی مکانیزم کروی شدن ترغیب شونده با تغییر شکل در دماهای بالاتر از تحولات ریزساختاری مربوط به این رسوبات گزارش شد. نهایتا بررسی خواص مکانیکی دمای محیط محصولات فراوری شده حاکی از آنست که کامپوزیت های حاوی رسوبات درشت تر و کسر حجمی بالاتر از آلومنیوم متبلورشده (مربوط به دماهای300 وC°400) دارای سطح استحکام پایین تر و قابلیت ازدیاد طول بالاتری می باشند در حالی که نمونه-های فراوری شده در محدوده دمایی بالاتر سطوح استحکامی بالاتر و بهبود جزئی ازدیاد طول را نشان می دهند. کلمات کلیدی: کامپوزیت Al/Mg¬2¬Si؛ فرایندهای ترمومکانیکی؛ معادلات بنیادین؛ تبلورمجدد ترغیب شونده با ذرات؛ رسوبات فاز دوم؛ خواص مکانیکی
- Abstract
- Aluminum matrix composite (AMC) is an industrial material which contains a lot of great advantages like high specific strength and also upgraded wear properties. Al-Cu/Mg¬2¬Si as a new class of AMCs suffering from inappropriate microstructural characteristics in the cast condition resulting in undesirable room temperature mechanical properties. According to the effective recognition of thermomechanical processing (TMP) in modifying these lacks, in this investigation, the fundamental thermomechanical behavior and related microstructural evolutions of the composite is studied in a wide range of TMP parameters. Firstly, the flow behavior of the composite is predicted based on two well-known constitutive models. The Arrhenius one could model both the flow level and flow behavior more pricise than the JC one because of using the material constants. However, the observed deviation in both models in the low temperatures is connected to the negative strain rate sensitivity of the composite in this condition. In the following, the considerable softening at the higher temperatures are discussed affording to the ?¬Al¬ matrix and Mg¬2¬Si (primary and secondary) phase evolutions. Dynamic recrystallization of aluminum grains through the particle stimulated nucleation (PSN) is recognized as the main restoration mechanism related to ?¬Al matrix. In the case of primary Mg¬2¬Si, mechanical fragmentation due to the local strain around the particles at 300°C, their agglomeration and coalescence at 400°C and the spheroidization at 500°C are known as the main parameters which intensify the observed softening. Moreover, fragmentation and micro-buckling of the secondary precipitates at the lower temperatures and also their modification through deformation assisted spheroidizing mechanism at the higher temperatures are reported for pseudo-eutectic Mg¬2¬Si. Finally, the examination of the mechanical properties indicates a higher strength and elongation values for the processed material at the higher temperatures (450 & 500°C) comparing to the initial condition especially due to the modification of secondary precipitates. On the other hand, the the processed composite at 300 & 400°C temperatures contains a higher amount of elongation compared to the cast one because of higher fraction of recrystallized ? phase. Keywords: Al/Mg¬2¬Si; Thermomechanical processing; Constitutive equations; Particle stimulated nucleation; Second phase particles; Mechanical properties
