عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار سوپر پلاستیک آلیاژ Sn-۱.۵%Bi به روش آزمون های موضعی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-شکل‌دادن فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1009;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57691
- تاریخ دفاع
- ۲۴ تیر ۱۳۹۱
- دانشجو
- محمدحسین موسی زاده میبدی
- استاد راهنما
- رضا محمودی, سیدمحمدحسن پیش بین
- چکیده
- در پژوهش حاضر رفتار سوپرپلاستیک آلیاژSn-1.5%Bi در شرایط اکسترود شده و ECAPشده توسط آزمون های موضعی سنبه برشی و خزش سنبه برشی بررسی شد. فرایند اکستروژن در دمایK 373 و کرنش اعمالی معادل 4/2انجام شد. فرایندECAPبا مسیر Bc¬در دمای محیط و به تعداد پاس 1، 2 و 4 انجام گرفت. ریز ساختار نمونه¬ها قبل و پس از آزمون به وسیله میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. پس از فرایند اکستروژن اندازه دانه ها برابر?m6/4 بود و به ترتیب با اعمال پاس های ECAP اندازه دانه ها به مقادیر ?m4/2، 9/1 و 6/1 رسید. میزان همگنی در ساختار نیز با افزایش تعداد پاس های ECAP افزایش یافت. آزمون سنبه برشی به منظور بررسی رفتار سوپرپلاستیک در محدوده نرخ کرنش برشیs-1004/0 تا s-121/0 و در محدوده دمایی K 370- 298 به کار گرفته شد. نتایج بروز رفتار سوپرپلاستیک برای نمونه های 2پاس ECAP شده در دمای K 320(32/0 m =) و برای نمونه های 4 پاس ECAP شده در دمای محیط (4/0 m =) و K 320 (33/0 m =) را نشان می دهد. مقدار ضریب حساسیت به نرخ کرنش به عنوان ملاک اصلی تعیین سوپرپلاستیسیته در دماهای بالاتر به دلیل رشد دانه ها کاهش پیدا کرد. این موضوع در حالیست که برای نمونه های اکسترود و یک پاسECAP شده رفتار سوپرپلاستیک برای آلیاژ مشاهده نشد. آزمون خزش سنبه برشی در سطوح تنشی MPa 8 تا 26و در محدوده دمایی مشابه آزمون سنبه برشی، به منظور تعیین مکانیزم تغییر شکل بر پایه انرژی فعال سازی و توان تنشی و هم چنین جهت تایید نتایج آزمون سنبه برشی به کار گرفته شد. مقادیر m به دست آمده از آزمون خزش سنبه برشی بسیار نزدیک به مقادیر مشابه آزمون سنبه برشی بوده و آن ها را تایید می کند. هم چنین مقادیر انرژی فعال سازی خزشkJ/mol 6/40 و 7/36 به همراه توان تنشی 4-2 برای نمونه های 4 و 2 پاس ECAP شده بیانگر فعالیت مکانیزم لغزش مرز دانه ای به عنوان مکانیزم اصلی سیلان سوپرپلاستیک در این نمونه هاست.
- Abstract
- In the present work, the superplasticity of extruded and ECAPed Sn-1.5%Bi alloy was examined by Shear Punch (SPT) and Shear Punch Creep (SPCT) tests. Extrusion process was applied at 373 K while the resulted strain was equal to 2.4. 1, 2 and 4 ECAP passes via route Bc was carried out at room temperature. The microstructures were studied with optical and scanning electron microscopes before and after tests. Grain size for extruded samples was 4.6 ?m and for 1, 2 and 4 pass ECAPed samples were 2.4, 1.9 and 1.6, respectively. The homogeneity of grain distribution was increased by increasing the number of ECAP passes. Shear strain rate and temperature ranges for shear punch test was in range of 0.004-0.21 s-1 and 298-370 K, respectively. Strain Rate Sensitivity (SRS) values for 2 pass ECAPed samples at 320 K (m = 0.32) and 4 pass ECAPed samples at 298 K (m = 0.4) and 320 K (m = 0.33) supported the superplastic behavior in this samples. Due to the grain growth at higher temperatures, SRS value as a main factor in superplasticity determination was decreased, while the superplasticity for extruded and 1 pass ECAped samples was not observed. SPCT tests were also applied at the same temperature range and stress range of 8 to 26 MPa to determine the deformation mechanism. M values obtained by SPCT were very close to the values obtained by SPT. Activation energies of 40.6 and 36.7 kJ/mol with stress exponent of 2- 4 for 2 and 4 pass ECAPed samples determine that the grain boundary sliding is the main mechanism of superplastic flow. However, activation energies of 50.5 and 50.1 kJ/mol with stress exponent in range of 5-10 and 4-6 for extruded and 1 pass ECAped samples show that pipe diffusion is the main mechanism of deformation in these samples.
