عنوان پایان‌نامه
بررسی فرایند تغیر شکل پلاستیک شدیدRCSR بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلومینیوم و مس خالص
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1152;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66251
- تاریخ دفاع
- ۰۸ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- سعیده السادات میراب
- استاد راهنما
- محمود نیلی احمدآبادی
- چکیده
- اندازه دانه یک فاکتور کلیدی ریزساختاری است که تقریباً می تواند همه ی جنبه های رفتار فیزیکی و مکانیکی فلزات چندبلوری را تحت تأثیر قرار دهد. بنابراین کنترل اندازه دانه، مدت هاست که به عنوان راهی برای طراحی مواد با خواص مطلوب شناخته شده است. اکثر خواص مذکور با کاهش اندازه دانه بهبود می یابند. از آنجا که رقابت برای تولید مواد با کارایی بالاتر هرگز پایان نخواهد پذیرفت، تلاش ها برای توسعه ی فنون مناسب جهت اصلاح ریزساختار ادامه دارد. یک راه ممکن اصلاح ریزساختار فلزات استفاده از تغییرشکل پلاستیک شدید است. این فرآیندها به عنوان روشی موفق در حصول ساختاری فوق ریزدانه در مواد فلزی شناخته شده است. یکنواختی ریزساختار، کرنش های اعمالی بالا، حداقل تغییرات ابعادی و قابلیت کاربرد صنعتی از جمله موارد حائز اهمیتی هستند که در رابطه با این فرآیندها باید مورد توجه قرار گیرند. در این پژوهش طراحی جدیدی از فرآیند نوین تغییرشکل پلاستیک شدید با عنوان نورد تکرار شونده با بهره گیری از غلتک های انحنادار و مسطح با هدف دستیابی به موارد فوق ارائه شد. آنالیز حالت و مقدار عددی کرنش با استفاده از نرم افزار آباکوس و روش برهم نگاری تصاویر دیجیتالی صورت گرفت. این فرآیند در چرخه های مختلف بر روی مس و آلومینیوم خالص تجاری انجام شد. بهینه ی خواص در چرخه هشتم برای آلومینیوم به دست آمد که سختی از 18 ویکرز در حالت آنیل کامل به 38 ویکرز و استحکام کششی بیشینه از 65 به 133 مگاپاسکال رسید. هم¬چنین فرآیند در چرخه های مختلف بر روی دو گروه از نمونه های مسی با شرایط آنیلی اولیه متفاوت انجام شد. در گروه اول بهترین خواص در چرخه 16 حاصل شد که سختی از 50 ویکرز در حالت آنیل به 148 ویکرز و استحکام کششی بیشینه از 152 به 287 مگاپاسکال رسید. در مورد نمونه های گروه دوم پس از چرخه 12، سختی از 68 ویکرز در حالت آنیل به 130 ویکرز و استحکام کششی بیشینه از 190 به 320 مگاپاسکال رسید. نتایج حاصل در مورد آلومینیوم و مس، به عنوان نماینده دو ساختار با انرژی نقص در چیده شدن متفاوت و در نتیجه خواص تغییرشکلی متفاوت، RCSR را روشی موفق در حصول ساختار زیرمیکرون و خواص مکانیکی متنوع و مطلوب معرفی می کند. کلمات کلیدی: اصلاح ریزساختار، فرآیندهای تغییرشکل پلاستیک شدید، RCSR، آلومینیوم، مس، بررسی ریزساختاری، خواص مکانیکی، مکانیزم تغییرشکل.
- Abstract
- Grain size is a microstructural key factor which can affect almost all of the physical and mechanical aspects of polycrystalline metals. It can also influence their chemical and biochemical response to their ambient enviroment. Therefore it is well known to develop materials with desirable properties by controlling the grain size. Most of the mentioned properties improve with decreasing the grain size. Since there is always a competition for producing new materials with higher performance, efforts to develop new appropriate techniques for microstructure modification are increasing drastically. Severe plastic deformation is one of the possible methods to refine the microstructure of metals. These processes are known as a successful methods to produce ultra fine grain materials. Homogeneous microstructure, high induced strains, minimum dimentional changes and potential for industrial applications are the factors that should be noticed in these processes. In this study a new design for a novel SPD method, repetitive corrugation and straightening by rolling (RCSR), was developed in order to obtain the mentioned factors. Deformation mode and strain analysis was carried out via Abaqus and Digital Image Correlation method. The RCSR process was done in different cycles on commercially pure Aluminum and Copper. The optimum properties for Al, were obtained after 8 cycles in which the microhardness increases from 18 (full annealed) to 38 Vickers and the UTS increases from 65 to 133 MPa. The process was also done on 2 Copper specimens with different annealing temperatures. In the first Copper specimen the optimum properties were obtained after 16 cycles where the hardness increases from 50 to 148 Vickers and the UTS increases from 152 to 287 MPa. In the second copper specimen, after 12 cycles, the microhardness from 68 in the annealed sample, reachs to 130 Vickers and the UTS increases from 190 to 320 Mpa. The deformation mechanisms were also discussed in detail through EBSD analysis. The obtained results from Al and Cu, materials with different stacking fault energy and hence different deformation mechanisms, introduce RCSR as an effective process to reach submicron grains, desirable and diverse mechanical properties. Keywords: Grain refinement, Severe plastic deformation, RCSR, Al, Cu, microstructural investigation, mechanical properties, deformation mechanisms.
