12782

12782

مدل‌سازي عددي تغيير‌شكل ‌پلاستيك شديد آلياژ 6061 آلومينيم با استفاده از فشردن در كانال‌هاي هم‌مقطع ‌زاويه‌دار (ECAP)

كارشناسي ارشد

مواد - شناسايي و انتخاب مواد فلزي

اسفند ماه 1392

اسفند ماه 1392

دكتر محمدرضا ابوطالبي - دكتر سيدحسين سيدين

دكتر باقرمحمد صادقي

چكيده يكي از مهم‌ترين فرايندهاي تغييرشكل پلاستيك شديد، فشردن در كانال‌هاي هم‌مقطع زاويه‌دار، ECAP، مي‌باشد كه داراي مزاياي زيادي از جمله ريزدانگي بسيار شديد است. انرژي آزاد يك ماده بلوري در حين تغيير‌شكل ‌‌از طريق ايجاد نابجايي‌ها و فصول مشترك افزايش مي‌يابد و ماده حاوي اين عيوب از نظر ترموديناميكي ناپايدار است. براي رفع اين مشكل، معمولا ماده آنيل مي‌شود. فرايندهاي اصلي آنيل، بازيابي و تبلور‌مجدد مي‌باشد كه بطور گسترده‌اي در آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي مورد بررسي و تحقيق قرار گرفته‌اند. اما امروزه گرايش به شبيه‌سازي‌هاي كامپيوتري براي مدل‌سازي پديده‌هاي ريز‌ساختاري با سرعت در حال افزايش است. يكي از رايج‌ترين روش‌هاي عددي براي مدل كردن تبلور‌مجدد كه در دو دهه اخير مورد توجه قرار گرفته است، روش‌هاي مبتني بر روش مونت كارلو مي‌باشد. در اين راستا، در اين پژوهش در مرحله اول، فرايند ECAP آلياژ آلومينيوم 6061 توسط نرم‌افزار اجزاء محدود ABAQUS شبيه‌سازي شده و تاثير برخي پارامترهاي فرايند در آن مورد بررسي قرار گرفته است. در ادامه، در مرحله دوم، ريز‌ساختار نمونه آنيل شده پس از ECAP توسط روش مونت كارلو، در محيط نرم‌افزار MATLAB، شبيه‌سازي شده و متوسط اندازه دانه نهايي پيش‌بيني شده است. به‌اين منظور، از كرنش‌هاي به‌دست آمده از شبيه‌سازي اجزاء محدود براي محاسبه توزيع انرژي ذخيره شده در شبكه اوليه ورودي به الگوريتم تبلور‌مجدد مونت كارلو استفاده شده و به‌اين ترتيب كوپل شبيه‌سازي اجزاء محدود و مونت كارلو انجام شده است. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه با افزايش ناهمگني توزيع كرنش در سطح نمونه ECAP شده، ناهمگني اندازه دانه‌ها در ريز‌ساختار نهايي پس از آنيل نيز بيشتر خواهد شد. همچنين با افزايش زاويه كانال قالب ECAP، متوسط اندازه دانه نهايي پس از آنيل افزايش مي‌يابد. متوسط اندازه دانه براي زاويه كانال 90 و 120 درجه به ترتيب برابر با 74/2 وµm 92/4 پيش‌بيني شد. به‌علاوه، متوسط اندازه دانه ريز‌ساختار نهايي پيش‌بيني شده با افزايش دماي آنيل، روندي افزايشي دارد. قابل ذكر است كه شبيه‌سازي‌هاي انجام شده با مقايسه با نتايج آزمايشگاهي ديگران اعتبار‌سنجي شده است. واژه‌هاي كليدي: آلياژ آلومينيوم 6061، ECAP، اجزاء محدود، مونت كارلو، اندازه دانه