17403

17403

اثر تغيير شكل پلاستيك شديد به روش ECAP بر توسعه ريزساختار و خواص مكانيكي آلياژ آلومينيوم-منيزيم 5052

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

اسفند ماه 1395

دكتر حسين عربي - دكتر عليرضا ايواني

دكتر حميدرضا جعفريان

مواد و متالورژي

در اين تحقيق تأثير تغيير شكل پلاستيك شديد به روش پرس در كانال‌هاي زاويه دار همسان (ECAP) بر تغييرات ريزساختاري آلياژ آلومينيوم 5052، بافت كريستالوگرافي، خواص كششي و سختي آن مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور فرايند ECAP در دو مسير A و C به تعداد 2، 4 و 6 پاس در دماي محيط بر آلياژ آلومينيوم 5052 اعمال شد. آناليز EBSD به منظور بررسي تغييرات ريزساختاري و توسعه‌ي بافت كريستالوگرافي در نمونه‌هاي ECAP شده انجام شد. تصاوير EBSD نشان داد كه پس از 2 پاس ECAP اندازه دانه‌ها به شدت كاهش يافته است. با افزايش پاس‌ها در فرايند ECAP تا 6 پاس روند كاهشي اندازه دانه ادامه داشته است. اندازه‌ي سلول‌هاي تشكيل شده در داخل دانه‌ها نيز با ادامه‌ي فرايند ECAP كاهش يافته است. پس از 6 پاس ECAP در مسير A و C اندازه دانه از 180 ميكرومتر در نمونه‌ي آنيل شده به ترتيب به 471 نانومتر و 371 نانومتر رسيد. بررسي تصاوير قطبي حاصل از EBSD نشان داد كه پس از 2 پاس ECAP بافت مشخصي ايجاد نمي‌شود، ولي با ادامه‌ي فرايند ECAP تا 6 پاس شدت مؤلفه‌هاي B_θ و B ̅_θ از فيبر {hkl}<110> افزايش يافته؛ به طوري كه بافت غالب در نمونه‌هاي 6 پاس مؤلفه‌هاي B_θ و B ̅_θ بودند. آزمايش پراش اشعه‌ي ايكس (XRD) با هدف بررسي فازهاي موجود در ريزساختار و همچنين تغييرات چگالي نابجايي‌ها انجام شد. الگوهاي پراش اشعه‌ي ايكس فقط شامل پيك‌هاي مربوط به آلومينيوم خالص بود، كه اين امر نشان‌دهنده‌ي تك فاز بودن آلياژ است. همچنين چگالي نابجايي‌ها با به‌كارگيري روش ويليامسون-هال و با استفاده از الگوهاي پراش اشعه‌ي ايكس محاسبه شد. محاسبات انجام شده براي تعيين چگالي نابجايي‌ها نشان داد كه بيشترين چگالي نابجايي‌ها در هر دو مسير پس از 4 پاس ECAP حاصل مي‌شود و با ادامه‌ي فرايند تا 6 پاس، به دليل بازيابي ديناميكي در حين تغيير شكل چگالي نابجايي‌ها كاهش مي‌يابد. به منظور بررسي رفتار سيلان ماده آزمايش‌هاي كشش و سختي انجام شد. نتايج آزمايش سختي نشان داد كه پس از 2 پاس ECAP سختي به شدت افزايش مي‌يابد ولي با ادامه‌ي فرايند تا 4 پاس سختي با شدت كمتري افزايش مي‌يابد. با افزايش تعداد پاس‌ها تا 6 پاس در مسير A سختي تقريباً ثابت ماند، در حالي كه در مسير C سختي كاهش يافت. برخي از خواص كششي با استفاده از نمودارهاي تنش-كرنش مورد بررسي قرار گرفت. پس از 2 و 4 پاس ECAP در مسير A استحكام تسليم نسبت به قبل از تغيير شكل به ترتيب به مقدار 158% و 229% و در مسير C به ترتيب به مقدار 188% و 202% افزايش يافت. با ادامه‌ي فرايند تا 6 پاس در مسير A استحكام تسليم ثابت ماند و در مسير C كاهش يافت.

1396/03/17

1/1/1900 12:00:00 AM

In this work the effects of severe plastic deformation by equal channel angular pressing (ECAP) on microstructure evolution, mechanical behavior and texture development was investigated in AA5052 alloy. ECAP was carried out via route A and C for 2,4 and 6 passes in room temperature. In order to investigate detailed microstructure and texture development in ECAPed samples, these specimens were characterized by scanning electron microscopy (SEM) equipped with electron back scattered diffraction (EBSD) system. EBSD-color maps showed that the grain size reduced significantly after 2 passes of ECAP. Furthermore, dislocation cells were formed after 2 passes of ECAP. By proceeding ECAP process to 6 passes, average grain size and average cell size reduced relative to 2 passes ECAPed samples. After 6 passes of ECAP via route A and C, the grain size reduced up to 471 nm and 371 nm, respectively. Pole figures were constructed in order to investigate texture development in ECAPed samples. Pole figures showed that no significant texture developed after 2 passes of ECAP. By proceeding ECAP process to 6 passes B/B ̅ component of {hlk}<110> fiber was developed. Phase analysis was performed using XRD patterns. Only α-Aluminum Phase was detected in this alloy. Furthermore, dislocation densities were calculated by Williamson-Hall method using XRD patterns. The maximum dislocation density was achieved after 4 passes of ECAP, and by proceeding ECAp to 6 passes dislocation density reduced due to dynamic recovery during deformation. After 2 passes of ECAP Vickers hardness (Hv) increased significantly. The hardness increased by 102% and 110% for 2 passes ECAPed samples via route A and C, respectively. Further increase in hardness was observed with for deformation in 4 passes ECAPed samples. By proceeding ECAP to 6 passes via route A the hardness remains constant, and reduced for that deformed via route C. Some of tensile properties .i.e., yield strength (YS), ultimate tensile strength (UTS) and work hardening properties was studied using stress-strain curves. After 2 and 4 passes of ECAP via route A the YS increased by 158% and 229%, and for that via rout C increased by 188% abd 202%, respectively. By proceeding the deformation to 6 passes via route A the YS remains constant relative to 4 passes ECAPed sample, however it was reduced for that ECAPed for 6 passes via route C. Grain size, dislocation density and crystallographic texture were investigated as the factors which influence the YS. UTS was increased continuously up to 6 passes of ECAP via both of routes A and C. Work hardening properties investigations showed that work hardenability of AA5052 alloy decreased significantly after ECAP. The decrease in work hardenability was due to increase in dislocation density and decreasing the grain size.