18876

۱۸۸۷۶

بررسي رفتار تغيير شكل و ارزيابي عيوب ناشي از آن در كامپوزيت زمينه فولادي حاوي تيتانيوم دي بورايد

كارشناسي ارشد

شكل دادن فلزات

ارديبهشت ۱۳۹۷

دكتر عليرضا ايواني - دكتر حميدرضا جعفريان

مواد و متالورژي

در اين تحقيق، رفتار تغيير شكل و ارزيابي عيوب ناشي از آزمايش خمش سه نقطه‌اي در يك كامپوزيت زمينه فولادي حاوي ذرات 〖TiB〗_2 توليد شده به روش انجماد يوتكتيك مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور تغييرات و خسارت‌هاي ناشي از تغيير فرم و آزمايش خمش در اين كامپوزيت زمينه فولادي تقويت شده با ذرات 〖TiB〗_2 بررسي و به صورت كمي تعيين گرديد. توزيع نسبتا ناهمگن و اندازه ذرات متفاوت در نواحي مختلف كامپوزيت وجود دارد. علاوه بر اين در قسمت‌هاي مختلف نمونه اوليه نوردي تهيه شده، جهت‌گيري ذرات نامنظم غير كروي به‌گونه‌اي است كه طول بزرگ‌تر بيشتر ذرات در امتداد جهت نورد قرار گرفته است. لذا براي بررسي تاثير اندازه، پراكندگي و جهت‌گيري ذرات بر خواص خمشي در سه جهت مختلف از نمونه اوليه نورد شده، تعداد نمونه براي انجام آزمايش خمش سه نقطه‌اي درجا تهيه شد. قبل از انجام آزمايش خمش بر روي اين نمونه‌ها، ريزساختار آنها بررسي و با انجام آزمايش خمش نحوه تشكيل و گسترش ترك و خسارت وارد شده بر روي ذرات تقويت‌كننده در آنها مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج بدست‌آمده از مشخصات فيزيكي ذرات نشان مي‌دهد كه اندازه اين ذرات در محدوده 1 الي 6/2 ميكرومتر است كه بيان‌گر وجود تفاوت در اندازه ذرات و كسر سطحي آنها (1±10درصد) است. همچنين خواص متفاوت در قسمت‌هاي مختلف محصول توليدي، باعث شده است كه در دو جهت طولي و عرضي نسبت به جهت نورد، در برخي قسسمت‌ها ساختار و توزيع ذرات همگن و در برخي نواحي، توزيع ذرات ناهمگن بوده است كه اين عامل باعث تاثير در اندازه ذرات و نحوه پراكندگي ذرات شده است و در نهايت بر رفتار مكانيكي اين كامپوزيت اثر گذاشته است. رفتار مكانيكي نمونه‌هاي مختلف با استفاده از آزمايش خمش سه نقطه‌اي درجا نشان داد كه تفاوت در ميزان استحكام ماده در جهت‌هاي مختلف به اندازه و پراكندگي ذرات، جهت‌گيري ذرات در حين نورد و ايجاد خواص جهتي (Anisotropy) در زمينه بعد از نورد بستگي دارد. در جهت عرضي دو رفتار متفاوت مشاهده شد. يكي استحكام بالا ناشي از توزيع يكنواخت و همگن ذرات و ديگري افزايش نسبي داكتيليته و افت حدود 50 درصدي استحكام به دليل توزيع ناهمگن ذرات و رشد ترك در زمينه است. در جهت طولي با افزايش نسبي داكتيليته، استحكام كاهش زيادي پيدا نكرد كه علت آن مربوط به توزيع يكنواخت و همگن ذرات در زمينه و جهت‌گيري ذرات بود. پارامترهاي ريزساختاري نيز كه رفتار مكانيكي را تحت تاثير قرار داده بودند، بر تخريب وارد شده بر روي ذرات هم اثرگذار بودند به طوري كه در قسمت رفتار پلاستيك، رشد ترك در هر جهت و براي هر نمونه متفاوت بود بدين صورت كه در جهت طولي به دليل قرارگيري ذرات در امتداد جهت اعمال نيرو، خسارت وارد شده بر ذرات بالاتر بود و در جهت عرضي در برخي نمونه‌ها به دليل سايز كوچك ذرات، خسارت كمتري به ذرات به دليل استحكام بالاي آنها وارد شد و در برخي ديگر به دليل توزيع ناهمگن و غيريكنواخت ذرات، تغيير شكل در زمينه رخ داد و به تبع آن خسارت كم بود.

1397/03/04

5/22/2018 12:00:00 AM

In this study, deformation behavior and damage evaluation of a new 〖TiB〗_2 steel-based composite have benn considered using in situ three-point bending test. In this regards, deformation and the amount of damage occurred on the composite was determined. Inhomogeneous distribution and various particle size exists in different zones of the product. Furthermore, in different zones of the rolled sample, orientation of non-spherical disordered particles is in this way that the large length of the particles are in rolling direction. So for investigating the effect of particle size, distribution and the orientation of the particles on bending, in three different direction respect to rolling direction, some samples provided for doing in-situ three point bending test. Before bending test, the microstructure have been characterized and by launching bending test, crack propagation and the amount of damage occurred on the reinforced particles are also characterized. The results from physical characteristic of particles shows the renge of particles size is 1 - 2.6 um in which it shows the variety of particle size and also area fraction of them (10±1%). Also, different features in longitudinal and transverse direction resulted in homogeneous ad inhomogeneous zones in the material that affected the mechanical behavior of this composite. In transverse direction, two different behavior observed. One of them was high strength due to the homogeneous distribution of particles and the other was the increasing in ductility and the 50% decrease in strength because of inhomogeneous distribution of particles and also crack propagation in matrix. In longitudinal direction, by increasing in ductility, because of homogeneous distribution of particles, relatively acceptable strength observed. Microstructure parameters that affected the mechanical behavior are aso play their role on the amount of damage occurred on the particles that cause different crack propagation in each direction. In longitudinal direction, because of the same direction between particles and the loading direction, the amount of damage was high. In transverse direction in some cases because of high strength small particles, the amount of damage was low and in other cases, the amount of damage was low as matrix deformation occurred in the composite.