10820

10820

بررسي خواص مكانيكي و ريزساختاري نانومواد حاصل از فرآيند ECFE

كارشناسي ارشد

مكانيك - ساخت و توليد

مهر ماه 1391

مهر ماه 1391

دكتر فرامرز جوانرودي - دكتر رضا معدوليت

نياز روز افزون به آلياژهاي با خواص مكانيكي ايده¬آل در صنايع مختلف در سال¬هاي اخير بيش از پيش احساس مي¬شود. به همين منظور بهبود خواص مكانيكي مواد از طريق ريز دانه نمودن آنها، موضوع مورد تحقيق خيلي از محققان بوده است. فرآيند ECFE، به عنوان يك روش ابداعي، با اعمال كرنش¬هاي شديد پلاستيكي در حين تغيير شكل نمونه، بدون تغيير قابل ملاحظه¬اي در سطح مقطع آن، قابليت توليد مواد نانوساختار در مواد مختلف را دارا مي¬باشد. در اين پايان نامه تلاش شده است كه با استفاده از فعاليت¬هاي تجربي، شبيه¬سازي المان محدود و ارائه روابط تئوري به بررسي تأثير اين فرآيند بر روي آلومينيوم 1070 و مطالعه بر روي پارامترهاي تأثير گذار در اين فرآيند پرداخته شود. نتايج آزمايش XRD و محاسبه اندازه دانه با استفاده از رابطه ويليامسون-هال نشان مي¬دهد كه اندازه دانه بعد از پاس چهارم به 200 نانومتر رسيده است. همچنين نتايج حاصل شده از آزمون¬هاي كشش نشان مي¬دهد كه استحكام تسليم نمونه¬هاي آلومينيومي بعد از اعمال چهار پاس با افزايش 151٪ از مقدار اوليه 47 مگاپاسكال به 118 مگاپاسكال رسيده است و استحكام نهايي نيز از مقدار اوليه 78 مگاپاسكال با 67٪ افزايش به 130 مگاپاسكال رسيده است. در مقابل، ازدياد طول نسبي نمونه بعد از چهار پاس، از 38٪ به 14٪ كاهش يافته است. سختي نمونه¬ها كه توسط ميكروسختي ويكرز سنجيده شده است, نشان مي¬دهد كه بعد از چهار پاس, سختي با 1.8 برابر افزايش از مقدار اوليه 25 ويكرز به 46 ويكرز افزايش يافته است. نتايج شبيه¬سازي¬هاي انجام شده نيز گوياي اين مطلب است كه با افزايش نسبت طول به عرض نمونه، كرنش مؤثر اعمالي به آن افزايش يافته و توزيع كرنش ناهمگن¬تر مي¬شود و همچنين افزايش ارتفاع ناحيه تغيير شكل اصلي نيز سبب كاهش كرنش مؤثر اعمالي به نمونه و همگن¬تر شدن توزيع كرنش در نمونه مي¬شود. رابطه تئوري ارائه شده براي تخمين زدن نيروي مورد نياز براي اكسترود نمودن نمونه نيز نشان مي¬دهد كه براي ارتفاع ناحيه تغيير شكل اصلي، اندازه بهينه¬اي وجود دارد كه در اين ارتفاع مقدار نيروي اكستروژن مورد نياز مينيمم مقدار را داراست كه اين ارتفاع بهينه با افزايش فاكتور اصطكاك كاهش يافته در حاليكه افزايش نسبت طول به عرض نمونه سبب افزايش آن مي¬شود. واژه‌هاي كليدي: كرنش شديد پلاستيكي، فرآيند ECFE، آلومينيوم 1070.