17038

17038

بررسي حد شكل پذيري در ورق هاي فوق ريزدانه توليد شده به روش نورد تجمعي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

مهرماه 1395

دكتر رامين هاشمي

مكانيك

چكيده در چند دهه اخير استفاده از مواد فلزي فوق¬ريزدانه به دليل خواص فيزيكي و مكانيكي قابل توجه، گسترش وسيعي داشته است، از اين رو توليد مواد فوق¬ريزدانه اهميت بالايي پيدا كرده است. فرآيند نورد تجمعي به سبب صرفه¬ي اقتصادي و قابليت توليد انبوه به¬عنوان روشي نوين مورد توجه قرار گرفته است. در اين پژوهش ورق چندلايه آلومينيومي و كامپوزيت آلومينيوم-مس با روش نورد تجمعي به ترتيب در هفت و پنج پاس توليد شد. در ساخت كامپوزيت آلومينيوم-مس براي اولين بار از ورق آلياژي آلومينيوم استفاده شد كه به دنبال آن بهترين خواص مكانيكي براي نمونه توليدي در مقايسه با تحقيقات مشابه پيشين بدست آمد. خواص مكانيكي، ريزساختار با استفاده از تست كشش تك محوره، ميكروسختي، ميكروسكوپ نوري و الكتروني براي نمونه¬هاي توليد شده مورد بررسي قرار گرفت. همچنين در اين تحقيق براي اولين بار شكل دهي ورق¬هاي نورد تجمعي شده از طريق رسم نمودارهاي حد شكل پذيري با استفاده از آزمايش ناكازيما براي نمونه آلومينيوم-آلومينيوم مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به نتايج، مشاهده شد كه براي هر دو نمونه، با افزايش سيكل¬¬هاي نورد تجمعي، ريزساختار يكنواخت¬تر و همگن¬تر حاصل مي¬شود. همچنين با افزايش سيكل¬هاي فرآيند نورد تجمعي و در پايان پاس اول مقدار ازدياد طول براي هر دو نمونه و سطح نمودار حد شكل¬دهي براي نمونه آلومينيومي به شدت كاهش و استحكام كششي به شدت افزايش مي يابد و در پاس¬هاي بعدي ازدياد طول و سطح نمودار حد شكل¬دهي با نرخ كم افزايش مي¬يابد و استحكام كششي نيز با نرخ كمتري نسبت به سيكل اول افزايش مي يابد. براي هر دو نمونه، ميكروسختي نيز با افزايش پاس¬هاي نورد تجمعي افزايش مي¬يابد، به صورتي كه در پايان سيكل¬هاي ابتدايي با نرخ بيشتري افزايش مي¬يابد و در پايان سيكل¬هاي پاياني تقريبا ثابت مي¬شود. بهترين خواص مكانيكي براي نمونه¬ي كامپوزيتي آلومينيوم-مس در پاس پنج بدست آمد كه مقدار استحكام و ازديادطول به ترتيب 5/566 مگاپاسكال و 61/9 حاصل شد كه بهترين خواص مكانيكي براي كامپوزيت آلومينيوم-مس در مقايسه با تحقيقات پيشين مي¬باشد. براي نمونه¬ي آلومينيوم-آلومينيوم، بهترين خواص در پاس هفتم بدست آمد به طوري كه به ترتيب ازديادطول 92/7 ،FLD0 13% و استحكام كششي نيز حدود 7/231 مگاپاسكال مي رسد. كلمات كليدي: تغيير شكل شديد پلاستيك، نورد تجمعي، خواص مكانيكي، ريزساختار، شكست¬نگاري، نمودارهاي حدشكل¬پذيري

1396/01/19

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: In recent decades have been wide improved the use of metal materials with fine grain structure because of the remarkable physical an​d mechanical properties of these materials. ARB process is considered as a novel method due to economic efficiency an​d mass production capability. Through the ARB process are achieved multi-layered sheets with the suitable combination of high strength, acceptable ductility an​d uniform ultra-fined structure. In this study, multi-layered Al/Al an​d multi-layered composite Al/Cu in seven an​d five passes produced by ARB process. To produce Al/Cu composite, for the first used Aluminum alloy that followed achieved the best mechanical properties, for produced samples compared with previous similar studies. After producing production samples, mechanical properties, micro structure an​d fracture surface were studied by using uniaxial tensile testing, micro, optic an​d electron microscope, respectively. Also in this investigation, is studied for the first time, formability of ARBed sheets through drawing forming limit diagrams an​d using Nakazima test for Al/Al, experimentally. According to the results, it was found that for both samples, with increasing the number of ARB cycles, the thickness of each layer is reduced an​d the microstructure is more uniform an​d homogeneous. Also by increasing the number of ARB cycles, an​d after first cycle, for the two samples, value of elongation decreased an​d tensile strength increased an​d FLD for Al/Al decreased, sharply an​d in the next pass elongation an​d the forming limit diagram with low rates increases an​d the tensile strength increases at a lower rate than the first cycle. The best mechanical properties of Al/Cu composite sample was obtained in the fifth pass that values of elongation an​d strength achieved 9.61 an​d 566.5 MPa, respectively, that this results were more best mechanical properties for Al/Cu composite compared with previous studies. For Al/Al elongation after seventh pass arrived to the maximum amount that compared to annealed samples 77% reduced. Also trend of FLD0 an​d variation elongation was similar an​d at last cycle, FLD0 was 13% an​d compared to annealed samples 44% decreased an​d tensile strength at seventh pass arrived maximum value that compared to annealed samples 241.5% improved. For two samples, the value of micro hardness increased by increasing the number of ARB cycles so that at the end of the primary cycle rises more rate an​d the end of the final cycle is nearly constant an​d compared to initial samples improved more than twice. Keywords: SPD, ARB, mechanical properties, microstructure, fractugraphi, FLDs