21322

21322

شبيه سازي رشد دانه آلياژ منيزيم AZ61 پس از تغيير شكل گرم به روش مونت كارلو

كارشناسي ارشد

شكل دهي فلزات

1395

1398/04/04

دكتر عليرضا ايواني - دكتر محمدتقي صالحي

دكتر حميدرضا جعفريان

مواد و متالورژي

يكي از مهم¬ترين مباحث اصلي علم و مهندسي مواد ايجاد رابطه تحليلي-تجربي بين ريزساختار و خواص فيزيكي و مكانيكي مي-باشد. ريزساختار شديدا بر روي خواص فيزيكي و مكانيكي مواد مهندسي تاثير مي¬گذارد. در اين پژوهش، ابتدا تاثير دما و زمان آنيل بر ريزساختار آلياژ منيزيم AZ61 بررسي شد، سپس تاثير حضور فاز ثانويه و دوقلويي بر سينتيك رشد دانه مورد بررسي قرار گرفت. در نهايت علاوه بر اينكه، توان رشد دانه براي آلياژ منيزيم AZ61 در كسر حجمي مختلف فاز ثانويه بدست آمد، با انجام آزمايش كشش، خواص كششي، تاثير كارسختي بر فعال شدن دوقلويي و مقدار توان كارسختي تعيين شد. در قسمت شبيه سازي، از روش مونت كارلو و پديده رشد دانه براي پيش بيني اندازه دانه حدي در حضور ذرات فاز ثانويه استفاده شده است. نتايج بدست آمده بيانگر توافق خوبي با نتايج تجربي مي¬باشد. در اين پژوهش، از شبكه مثلثي 150 ×150 به منظور بررسي سينتيك رشد دانه در حضور و عدم حضور ذرات فاز ثانويه در 2 بعد بهره گرفته شده است. توزيع اوليه جهت¬گيري به صورت اتفاقي انتخاب شده است و با گذشت زمان رشد دانه رخ مي دهد. به منظور تبديل زمان شبيه سازي به زمان واقعي، نياز به مقدار ضريب نفوذ مهاجرت مرزدانه¬ (DGB) براي آلياژ منيزيم AZ61 است. با استفاده از برازش نمودار حاصل از شبيه سازي بر نتايج تجربي، مقدار ضريب نفوذ مهاجرت مرزدانه¬ها براي آلياژ مزبور تخمين زده شد. علاوه بر تعيين توان رشد در حضور و عدم حضور فاز ثانويه، همگني در ريزساختار با ارزيابي درشت¬ترين دانه¬ها، نتيجه گيري شد. در نهايت مي توان نتيجه كلي گرفت كه شبيه سازي مونت كارلو مي¬تواند در كارهاي صنعتي نيز مورد استفاده قرار گيرد.

1398/08/29

Simulation of grain growth of Magnesium alloy AZ61 after hot deformation by Monte Carlo Method

6/25/2019 12:00:00 AM

Creating an analytical-empirical relationship between microstructure and physical and mechanical properties is one of great interests in the material engineering. This is due to the fact that the aforementioned properties are directly affected by microstructure. This is the main reason that the majority of material designers are interested in predicting the microstructure of materials. In the current research, firstly, the influence of time and temperature of annealing on the both microstructure and kinetics of grain growth was investigated on the. Also, the presence of second phase particles and twining were found to be considerably effective. Grain growth power of AZ61 with different percent of second phase particles was calculated. In addition, work hardening factor can be used to determine the twining activation region. Regarding to the grain growth simulation, the Monte Carlo and grain growth phenomenon have been used to predict the limiting grain size in the presence of second phase particles. The results were compatible with the experiment. In this work, the model employed maps the microstructure on 150×150 triangular lattice, in order to assess the kinetics of grain growth in the presence of second phase particles and without them. The initial distribution of orientation is chosen at random and then the system will be evolved by developing the time. Diffusion coefficient (DGB) is determined for magnesium alloy AZ61 and utilized for converting Monte Carlo virtual time to real time. Therefore, simulation results were best-fitted into experimental results to improve the precision of the simulation and temperature dependent values for grain boundaries were estimated. In addition to kinetics of grain growth is investigated using power law approach, the value of growth exponent and the largest grains were used to assess the microstructure homogeneity. Ultimately, it was concluded that Monte Carlo simulation can be utilized in industrial applications.