20633

۲۰۶۳۳

شبيه سازي فيزيكي فرايند شكل دهي نيمه جامد آلياژ آلومينيوم گروه 7075AA

كارشناسي ارشد

شكل دهي فلزات

۹۷-۹۸

۱۳۹۷/۱۰/۳۰

دكتر ابوطالبي - دكتر رضوي

مواد و متالورژي

چكيده در سال¬هاي اخير مطالعات وسيعي روي تغييرشكل گرم آلياژهاي آلومينيوم به‌خصوص آلياژهاي سري 7000 صورت گرفته¬است. نشان داده شده است تغييرشكل در محدوده دمايي نيمه¬جامد مي تواند اثر قابل توجهي بر كاهش سطح تنش مورد نياز براي تغييرشكل داشته باشد. همچنين مدلسازي و شبيه سازي عددي رفتار سيلان نيز جهت پيش¬بيني سطح تنش مورد نياز براي تغيير شكل بسيار مورد توجه محققين قرار گرفته است. در واقع تببين الگوي سيلان ماده مي¬تواند در فهم مكانيزم هاي حاكم بر تغييرشكل و سينتيك استحاله¬هاي متالورژيكي موثر باشد. در اين پژوهش رفتار تغييرشكل گرم آلياژ 7075 در محدوده نيمه جامد (°C580-450) به كمك آزمايش هاي فشار گرم مدلسازي عددي شده و معادلات رفتاري تدوين شده است. با توجه به شيب بالاي تغييرات كسر حجمي فاز مايع با دما در آلياژ مورد بررسي، آزمايش فشار گرم در محدوده دمايي جامد (°C450-100) نيز تحت نرخ كرنش هاي مختلف انجام پذيرفت تا تحولات رفتار سيلان آلياژ در محدوده وسيعتري قابل درك باشد. تحت اين شرايط چگونگي انتقال رفتار از حالت جامد به حالت نيمه جامد ارزيابي شد. معادلات بنيادي تواني به منظور مدل‌سازي رفتار كار گرم آلياژ در محدوده دمايي جامد و نيمه جامد و نشان دادن تاثير شرايط مختلف تغييرشكل بر تنش سيلان مورد استفاده قرارگرفت و تنش سيلان برحسب تابعي از پارامتر زنر-هولمان مدلسازي شد. نتايج به دست آمده نشان مي¬دهد ميزان سطوح تنشي در محدوده نيمه¬جامد به ميزان قابل ملاحظه¬اي در مقايسه با محدوده دمايي جامد پايين¬تر است. با افزايش دماي تغييرشكل و افزايش كسر حجمي فاز مايع، سطوح تنشي در دماهاي بالاتر و تحت نرخ كرنش هاي مختلف به هم نزديك¬تر مي شود. ضريب حساسيت به نرخ كرنش در محدوده دمايي جامد و نيمه جامد برابر 132/0 و 230/0 به دست آمد. علت اين تغيير در رفتار ماده به تغيير مكانيزم حاكم بر تغيير شكل نسبت داده شد. مقادير انرژي فعال سازي تغيير شكل در دو محدوده دمايي جامد و نيمه جامد به ترتيب 270 و KJmole-1 246 محاسبه گرديدند. تفاوت در انرژي فعال سازي در دو محدوده دمايي جامد و نيمه جامد به ذوب شدن رسوبات در دماهاي بالاي °C500 نسبت داده شد. منظور بررسي صحت رابطه ي بنيادي استتخراج شده براي آلياژ آلومينيوم 7075 در دماهاي بالا مقايسه اي بين مقادير تنش پيك بدست آمده از نمودارهاي حاصل از آزمايش فشار گرم و مقادير محاسبه شده از مدل پيشنهادي صورت پذيرفت. كلمات كليدي: آلياژ آلومينيوم 7075؛ تغييرشكل نيمه جامد؛ مدلسازي عددي؛ معادلات بنيادي

1398/03/22

Physical modelling of the semisolid deformation behavior of 7075 aluminum alloy

1/20/2019 12:00:00 AM

Abstract The solid and semisolid deformation behavior of a 7075 aluminum alloy have been investigated through applying hot compression tests at different temperatures and strain rates (100, 200, 300, 450, 500, 520, 550, 580°C and 0.003, 0.03 and 0.3s-1. Dynamic recrystallization was proposed to justify the corresponding flow behavior at lower temperature range of 100-450°C. The deformed structure was also spheroidized in the semi-solid temperature range due to the liquid pressure. The valuable relationships were used as a calculation basis to simulate the materials flow responses. Accordingly, in the present study a hot working constitutive base analysis has been conducted on a 7075 aluminum alloy. A set of constitutive equations for 7075 Al alloy have been proposed employing an exponenttype equation. The related material constants (i.e., A, n and a) as well as the activation energy Q for each temperature regime have been determined. The correlation of flow stress to strain rate and temperature can be deduced from the proposed equations. Furthermore, a change in deformation mechanism has been realized in the semi-solid temperature range. This has been related to the onset of lubricated flow mechanism during processing. The strain rate sensitivies were calculated as 0.132 and 0.230 in the solid and semisolid regions, respectively. This was attrivuted to the dominant deformation mechanisms. The corresponding activation energies were fund to be 270 and 246 KJmole-1, respectively. The difference in activation energies in solid and semisolid state was justified considering the incipient melting of second phase precipitates at higher temperatures. The accuracy of the proposed models was investigated through comparing the experimented and numerical flow curves. Keywords: Aluminum alloy; Plastic behavior; Semi-solid processing; Constitutive equations