بررسی تغییرات اندازة دانه و ساختار اتمی ورق‌های تولیدی به روش پر‌سکاری شیاری محدود شده با استفاده از تفرق پرتو ایکس

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 استادیار دانشکدة مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

یکی از روش­های جدید تولید مواد با دانه­های نانومتری یا بسیار ریزدانه، روش تغییر شکل پلاستیک شدید[i] است که با اعمال کرنش­های شدید به نمونه، اندازة دانه­ها کاهش ­یافته و در مقابل خواص مکانیکی از جمله استحکام تسلیم و استحکام نهایی بهبود چشمگیری می­یابد. در این تحقیق، اثر فرایند پرسکاری شیاری محدود­شده به‌عنوان یکی از روش­های تغییر شکل پلاستیک شدید روی ورق آلومینیوم 5052 مطالعه شده است. در این روش از دو قالب، یکی شیاردار نامتقارن و دیگری تخت، برای پرس نمونه­های آلومینیومی استفاده شده است. برای مطالعه تأثیر فرایند روی اندازة دانه­ها و ساختار اتمی از تفرق پرتو ایکس[ii] استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش تعداد مراحل پرسکاری اندازة دانه­ها از 50 میکرون کاهش می‌یابد و به حدود 300 نانومتر رسید. همچنین در زمینة استحکام ورق حالت 90 درجه نسبت به 180 درجه نتایج بهتری دارد، اما سختی نمونه­های 180 درجه بیشتر از 90 درجه است.



[i]. SPD


[ii]. XRD

کلیدواژه‌ها


[1] G. Krallics, J. Lenard, An examination of the accumulative roll-bonding process, Journal of Materials Processing Technology, vol. 152, pp. 154-161, 2004.

[2] C. Lu, K. Tieu, D. Wexler, Significant enhancement of bond strength in the accumulative roll bonding process using nano-sized SiO 2 particles, Journal of Materials Processing Technology, vol. 209, pp. 4830-4834, 2009.

[3] پ. مرعشی, میکروسکوپ های الکترونی و روش های نوین آنالیز ابزار شناسایی دنیای نانو, دانشگاه علم و صنعت ایران, 1383.

[4] J. Huang, Y. Zhu, H. Jiang, T. Lowe, Microstructures and dislocation configurations in nanostructured Cu processed by repetitive corrugation and straightening, Acta Materialia, vol. 49, pp. 1497-1505, 2001.

[5] S. Morattab, K. Ranjbar, M. Reihanian, On the mechanical properties and microstructure of commercially pure Al fabricated by semi-constrained groove pressing, Materials Science and Engineering: A, vol. 528, pp. 6912-6918, 2011.

[6] ب. تیموری, مطالعه تجربی اثر فرایند پرسکاری شیاری محدودشده (CGP) در تولید ورق‎های نانوکریستال آلومینیومی مورد استفاده در صنعت خودروسازی, کارشناسی ارشد, دانشکدة خودرو, علم و صنعت ایران, 1394.

[7] A. Shirdel, A. Khajeh, M. Moshksar, Experimental and finite element investigation of semi-constrained groove pressing process, Materials & Design, vol. 31, pp. 946-950, 2010.

[8] M. Ebrahimi, S. Attarilar, F. Djavanroodi, C. Gode, H. Kim, Wear properties of brass samples subjected to constrained groove pressing process, Materials & Design, vol. 63, pp. 531-537, 2014.

[9] G. G. Niranjan, U. Chakkingal, Deep drawability of commercial purity aluminum sheets processed by groove pressing, Journal of Materials Processing Technology, vol. 210, pp. 1511-1516, 2010.

[10] S. S. Kumar, T. Raghu, Structural and mechanical behaviour of severe plastically deformed high purity aluminium sheets processed by constrained groove pressing technique, Materials & Design, vol. 57, pp. 114-120, 2014.

[11] ه. میانجی, مطالعه تجربی اثر فرایند پرسکاری شیاری محدودشده (CGP) در تولید مواد شکل‌پذیر نانوکریستال, دانشگاه علم و صنعت ایران, دانشکده مهندسی مکانیک, 1389.

[12] د. اری، ا. رید، تکنیکهای طراحی قالبهای پرس، ترجمة. ا. روحانی، مهکامه, 1386.

[13] E. Hosseini, M. Kazeminezhad, Retracted: Nanostructure and mechanical properties of 0–7 strained aluminum by CGP: XRD, TEM and tensile test, Materials Science and Engineering: A, vol. 526, pp. 219-224, 2009.

[14] F. Khodabakhshi, M. Kazeminezhad, A. Kokabi, Constrained groove pressing of low carbon steel: Nano-structure and mechanical properties, Materials Science and Engineering: A, vol. 527, pp. 4043-4049, 2010.

[15] W. F. Hosford, R. M. Caddell, Metal forming: mechanics and metallurgy, Cambridge University Press, 2011.

[16] D. H. Shin, J.-J. Park, Y.-S. Kim, K.-T. Park, Constrained groove pressing and its application to grain refinement of aluminum, materials Science and Engineering: A, vol. 328, pp. 98-103, 2002.

[17] J. Lee, J. Park, Numerical and experimental investigations of constrained groove pressing and rolling for grain refinement, Journal of Materials Processing Technology, vol. 130, pp. 208-213, 2002.

[18] F. Khodabakhshi, M. Kazeminezhad, A. Kokabi, Resistance spot welding of ultra-fine grained steel sheets produced by constrained groove pressing: Optimization and characterization, Materials Characterization, vol. 69, pp. 71-83, 2012.

[19] R. Song, D. Ponge, D. Raabe, J. Speer, D. Matlock, Overview of processing, microstructure and mechanical properties of ultrafine grained bcc steels, Materials Science and Engineering: A, vol. 441, pp. 1-17, 2006.

[20] I. B. Timokhina, P. D. Hodgson, E. Pereloma, Transmission electron microscopy characterization of the bake-hardening behavior of transformation-induced plasticity and dual-phase steels, Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 38, pp. 2442-2454, 2007.

[21] R. K. Seal, New ultra-low carbon high strength steels with improved bake hardenability for enhanced stretch formability and dent resistance, University of Pittsburgh, 2006.

[22] Z. Wang, S. Kim, C. Lee, T. Lee, Bake-hardening behavior of cold-rolled CMnSi and CMnSiCu TRIP-aided steel sheets, Journal of Materials Processing Technology, vol. 151, pp. 141-145, 2004.

[23] H. Alihosseini, K. Dehghani, Bake hardening of ultra-fine grained low carbon steel produced by constrained groove pressing, Materials Science and Engineering: A, vol. 549, pp. 157-162, 2012.

[24] I. Fridlyander, V. Sister, O. Grushko, V. Berstenev, L. Sheveleva, L. Ivanova, Aluminum alloys: Promising materials in the automotive industry, Metal science and heat treatment, vol. 44, pp. 365-370, 2002.

[25] A. Ambroziak, M. Korzeniowski, Using resistance spot welding for joining aluminium elements in automotive industry, Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 10, pp. 5-13, 2010.

[26] G. Williamson, W. Hall, X-ray line broadening from filed aluminium and wolfram, Acta metallurgica, vol. 1, pp. 22-31, 1953.

[27] A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon, Using high-pressure torsion for metal processing: Fundamentals and applications, Progress in Materials Science, vol. 53, pp. 893-979, 2008.

[28] س. گوگرچین و تیموری, یک الگوریتم برای پیش‌بینی اثر هندسه قالب بر رفتار استحکامی ورق تحت فرآیند پرسکاری شیاری, مهندسی مکانیک مدرس، ج. 16، ص. 270-261، 1395.

[29] K. H. Kim, Qualitative evaluation of mechanical properties of nanostructured TiAlN coatings deposited on cutting tools by analysis of XRD results.

[30] C. James, M. Li, Mechanical Properties of Nanocrystalline Materials, Pan Stanford, 2011.

[31] Z.-J. Liu, P. Shum, Y. Shen, Hardening mechanisms of nanocrystalline Ti–Al–N solid solution films, Thin Solid Films, vol. 468, pp. 161-166, 2004.

[32] T. Zhou, P. Nie, X. Cai, P. K. Chu, Influence of N 2 partial pressure on mechanical properties of (Ti, Al) N films deposited by reactive magnetron sputtering, Vacuum, vol. 83, pp. 1057-1059, 2009.