عنوان پایان‌نامه
ارزیابی رفتار ترمومکانیکی آلیاژ تیتانیوم TI-۶.۵AL-۳.۵MO-۱۰۵ZR.O.۳SI تحت بارگذاری چرخه ای
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1291;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75961;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1291;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75961
- تاریخ دفاع
- ۱۷ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- عرفان قاسمی
- استاد راهنما
- عباس زارعی هنزکی, محمد قمبری
- چکیده
- در پژوهش حاضر، رفتار ترمومکانیکی دو آلیاژ BT9 و BT3-1، از آلیاژهای تیتانیوم دوفازی (?+?) در محدوده ی دمای کاری (25-550C ) این دو آلیاژ مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور آزمایش های کشش، فشار و خستگی در این محدوده انجام شده است. قبل از انجام آزمایش های مذکور، ابتدا مقادیر سختی، استحکام و کارپذیری این آلیاژها با سه ریزساختار مختلف (لایه ای، هم محور و دوگانه) بررسی گردیده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده ی رفتار بهینه ی ریزساختار دوگانه در هر دو آلیاژ می باشد. از این رو آزمایش های کشش و فشار گرم روی ریزساختار دوگانه انجام شده است. بررسی های ریزساختاری و رفتار سیلان حاصل از آزمایش کشش گرم در بازه ی دمایی ?C 100-600 با نرخ کرنش 1- s 0/001 نشان دهنده ی وقوع شدیدترِ کروی شدن دینامیک لایه های ? در آلیاژ BT3-1 در دماهای بیشتر از ?C 300 می باشد. علاوه بر این بررسی سطوح استحکامی نشان دهنده ی استحکام بیشتر آلیاژ BT9 میباشد. از سوی دیگر انجام آزمایش های فشار گرم در این بازه ی دمایی در سه نرخ کرنش 0/001، 0/01 و 1-s 0/1 نشان دهنده ی وقوع پدیده های ترمیم (بازیابی و تبلور مجدد دینامیک) و همچنین تشکیل باندهای برشی آدیاباتیک در آلیاژ BT3-1 است. نتایج بدست آمده از این آزمایش ها نشان دهنده ی پایداری حرارتی مناسب تر آلیاژ BT9 میباشد. به همین دلیل در راستایِ هدف از انجام این پژوهش که معرفی آلیاژ مناسب با ریزساختار بهینه برای شرایط سرویس این آلیاژهاست، آزمایش های خستگی در دو دمای 25 و ?C 500 و تنش های 100 و MPa 400 بر روی سه ریزساختار مذکور از آلیاژ BT9 انجام شده است. نتایج حاصل از آزمایش خستگی پرچرخه نشان دهنده ی رفتار بهینه ی ساختار دوگانه است. دلیل این امر به مقاومت بیشتر این ساختار در برابر رشد مرحله ی اول ترک مربوط میگردد، که از اندازه ی کوچکتر دانه ها ناشی میشود. در شرایط خستگی کم‌چرخه نیز مشابه با شرایط پرچرخه، ساختار دوگانه عمر بیشتری را از خود نشان داده است. استحکام بیشتر ساختار دوگانه نسبت به ساختارهای دیگر ناشی از افت قدرت تخریبیِ ترک خستگی در این ساختار است، این موضوع سبب میشود که مقاومت بیشتری را در برابر رشد ترک خستگی از خود نشان دهند. در نهایت آلیاژ BT9 با ساختار دوگانه به عنوان آلیاژ و ساختار مطلوب معرفی شده اند.
- Abstract
- In the present study, thermo-mecahnical behavior of two ?/? titanium alloys (BT3-1 and BT9), was investigated at the their service temperature range (25-550?C). In this regard, tension, compression and fatigue tests were conducted. Before such, hardness, strength and workability of the mentioned alloys were studied in three different microstructures; lamellar, equiaxed and bimodal microstructures. Results of the primary evaluations suggest that the bimodal microstructure is the optimum one in both of the alloys. Therefore, the warm compression and tensile tests are done on such microstructure. Microstructure evaluation and flow behavior of the warm tensile test pieces in the range of 100-600 ?C and under the strain rate of 0.001 s-1 show a more pronounced occurrence of dynamic globularization of ? phase lamellaes at temperatures above 300 ?C. As well, BT9 alloy showed a more level of strength. On the other hand, hot compression testing under the strain rates of 0.001, 0.01 and 0.1 s-1 indicates the occurrence of restoration phenomenon (Dynamic Recovery and Dynamic Recrystallization), as well as formation of Adiabatic Shear Bands (ASB) in the BT3-1 alloy. Consequently, it can be said that BT9 titanium alloy exhibit higher thermal stability rather than other one. To this end and concerning the aims of this study, which is proposing the ideal alloy with the appropriate microstructure for its service, fatigue tests were carried out on three different microstructures of BT9 alloy at temperatures of 25 and 500 ?C under the cyclic stress of 100 and 400 MPa. The outcomes of the high cycle fatigue (HCF) tests indicate an optimum behaviour in the bimodal microstructure. It is mainly due to resistance of this microstructure in the first stage of crack propagation, which is because of smaller grain size. In the case of low cycle fatigue (LCF) as same as the HCF, bimodal microstructure exhibit more fatigue life. The higher strength of this microstructure rather than the others is a reason to decay of destructive strength of fatigue crack, which leads to a greater resistance to fatigue crack propagation. Finally, the BT9 alloy with a bimodal microstructure is introduced as the desired alloy and microstructure respectively. Keywords: Thermomechanical behavior; Dynamic globularization; Adiabatic shear band; Thermal stability; First stage crack propagation; Destructive strength of fatigue crack
