عنوان پایان‌نامه
فرایند همزن اصطکاکی بر زیر ساختارخواص مکانیکی وناهمسانگردی الیاژ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1180;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67507
- تاریخ دفاع
- ۱۹ آبان ۱۳۹۳
- دانشجو
- مهدی صباغیان
- استاد راهنما
- رضا محمودی
- چکیده
- در این تحقیق آلیاژ Mg- 3Gd- 1Zn به روش ریخته گری به ضخامت 7/19 میلیمتر تولید شد. قسمتی از قطعه ریخته گری شده به روش نورد گرم به ورق با ضخامت 7/3 میلیمتر تبدیل گردید. فرآیند همزن اصطکاکی (FSP) بر روی ورق های نورد شده (به تعداد 1، 2 و 4 پاس) و ریختگی (به تعداد 1 و 2 پاس) با سرعت خطی mm/min60 و سرعت چرخشی rpm 800 انجام شد. تأثیر FSP بر روی ریزساختار و سختی و خواص برشی در نواحی مختلف نمونه ها در دمای محیط مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به تغییرات ریزساختار در ناحیه FSP شده (SZ)، تغییرات خواص مکانیکی در خط مرکزی، پهلوی پیشروی و پهلوی پسروی پس از انجام فرآیند روی نمونه های ریختگی مطالعه شد. نتایج حاکی از بهبود خواص به علت ریزدانه سازی در ناحیه SZ بوده و همچنین با اعمال دو پاس FSP غیریکنواختی خواص به علت حصول ساختار همگن تر، کاهش یافته است. هدف از انجام FSP بر ورق های نورد شده، بررسی تفاوت های حاصل در خواص مکانیکی و ریزساختار در دو لایه با عمق مختلف از سطح بوده است. نتایج نشان داد که انجام FSP منجر به ایجاد ساختاری ریزدانه و هم¬محور شده و با افزایش تعداد پاس اعمالی، اندازه دانه کاهش و خواص مکانیکی افزایش می¬یابد. بیشینه سختی در نمونه 4 پاس FSP شده در لایه سطحی و لایه زیرین برابر با 1±97 ویکرز در ناحیه SZ حاصل شد. همچنین تأثیر FSP بر روی ریزساختار و خواص برشی نواحی مختلف از جمله SZ، ناحیه عملیات ترمومکانیکی (TMAZ) و ناحیه متأثر از حرارت (HAZ) و در هر دولایه مطالعه گردید. نتایج حاکی از حصول خواص مکانیکی با مقادیر بیشتر در ناحیه SZ به علت ساختار ریزدانه تر در مقایسه با ناحیه TMAZ و HAZ است. از طرفی انجام FSP بر سطح آلیاژ نورد شده منجر به ایجاد بافت قاعده ای قوی در ناحیه SZ شده و بردار نرمال صفحات قاعده ای نسبت به راستای عمود بر سطح ورق انحراف داشته و با افزایش تعداد پاس اعمالی، شدت بافت کاهش یافته است. در ادامه این تحقیق، خواص برشی دمای بالای ورق نورد شده قبل و بعد از انجام FSP مورد بررسی قرار گرفت. نمودار های تنش- کرنش برشی در محدوده دمایی 400 تا ?C475 رسم و ضریب حساسیت به نرخ کرنش (m) اندازه گرفته شد. با افزایش تعداد پاس اعمالی و کاهش اندازه دانه، مقدار m افزایش یافته و بیشینه آن در نمونه 4 پاس FSP شده در لایه سطحی برابر با 47/0 و در لایه زیرین 46/0 حاصل گردید. این مقدار m بیانگر لغزش مرزدانه به عنوان مکانیزم غالب تغییر شکل در دمای بالا بوده و با افزایش دما به علت عدم پایداری دانه ها و رشد دانه از میزان آن کاسته شد. کلمات کلیدی: فرآیند همزن اصطکاکی؛ ریزدانه سازی؛ خواص برشی؛ بافت قاعده ای؛ ضریب حساسیت به نرخ کرنش؛ لغزش مرزدانه.
- Abstract
- In this study, an ingot of Mg-3Gd-1Zn alloy with the thickness of 19.7 mm was produced by casting. Some sheets, 3.7 mm in thickness, were prepared by hot rolling from the ingot. Friction stir processing (FSP), as a severe plastic deformation (SPD) technique, was carried out on the cast and rolled plates with the rotating speed of 800 rpm and traverse speed of 60 mm/min. Tilting angle was 2.5? and to increase the cooling rate, an aluminum back-plate was used. The effect of FSP on the microstructural and room temperature localized mechanical properties of the cast plates (cut from initial ingot with the thickness of 8 mm) in centerline (CL), retreating side (RS) and advancing side (AS) of the stirred zone (SZ) was investigated. FSP produced a fine and homogeneous structure due to dynamic recrystallization (DRX). Mechanical characterization results showed improved properties, due to grain refinement and a more homogeneous structure by increasing the pass number. Moreover; in rolled specimens, the effect of FSP on the properties of two layers (surface and undersurface layer) and different regions such as thermomechanical affected zone (TMAZ), heat affected zone (HAZ) and SZ was studied. FSP produced a fine grain structure in both layers and a maximum hardness of 97 Vickers in the SZ of 4 pass FSPed specimens was obtained because of finer grain structure. Shear punch test (SPT), as a localized mechanical testing method, proved that FSP increases ultimate shear strength (USS) and shear yield stress (SYS) of the cast and rolled sheets. Texture analysis showed that FSP produced a strong basal texture at CL of the surface layers in the rolled specimens, and increasing the pass number resulted in a lower texture intensity. In addition to the room temperature, high temperature properties of hot rolled sheets after FSP were investigated in the temperature range of 400?C- 475?C to calculate the strain rate sensitivity (m). Maximum (m) value of 0.47 and 0.46 were obtained in the surface and undersurface of 4 pass FSPed materials respectively, which confirmed grain boundary sliding (GBS) as the dominant mechanism of superplasticity. Keyword: Friction stir processing; severe plastic deformation; dynamic recrystallization; Shear punch test; strain rate sensitivity; grain boundary sliding.
