توصيفگر ها :
آلياژ هاي آنتروپي بالا , نورد تبريدي , ريزساختار , بافت كريستالوگرافي , خواص مكانيكي
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، اثر نورد در دماي زير صفر يا نورد تبريدي بر ريزساختار، بافت كريستالوگرافي و خواص مكانيكي آلياژ چهارجزئي Fe₅₀Mn₁₇Ni₁₇Cr₁₆ مورد بررسي قرار گرفت. آلياژ ابتدا به روش ذوب القايي در خلأ توليد و پس از نورد اوليه و عمليات آنيل براي حذف اثرات ريختگي، آمادهي اعمال نورد تبريدي گرديد. فرايند نورد تبريدي در دماهاي زير صفر و در سطوح كرنش مختلف انجام گرديد. هدف اصلي، بررسي اثر تغيير شكل پلاستيك بر تكامل ريزساختار، بافت و خواص مكانيكي در دماي زير صفر بود. براي بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي و براي تحليل بافت از آزمون پراش اشعه ايكس و محاسبه توابع توزيع جهتگيري استفاده شد. نتايج نشان داد با افزايش كرنش، دانهها كشيده و نوارهاي برشي در ساختار تشكيل شدند كه نقش مهمي در تمركز كرنش داشتند. همچنين توسعهي مولفههاي بافت رشته آلفا نظير برس و گوس/ برس مشاهده شد كه در كرنشهاي بالا تقويت شدند. در كرنشهاي بيشتر نشانههايي از تشكيل مولفههاي رشته بتا نيز مشاهده گرديد كه بيانگر چرخش دانهها و تكامل بافت در جهات مختلف بود. از نظر خواص مكانيكي، آزمون پانچ برشي نشان داد استحكام برشي با افزايش كرنش ابتدا افزايش يافته و در كرنش 40 % به بيشترين مقدار خود رسيد. با اين حال، در 75 % كاهش ضخامت، به دليل تمركز تنش موضعي و ايجاد ريزتركها، افت محسوسي در استحكام برشي مشاهده شد و رفتار شكست از داكتيل به ترد تغيير يافت. مشاهدات شكستنگاري نيز اين تغيير را با گذار از ديمپلهاي عميق به سطوح صاف و شكننده تأييد كرد. بررسي نتايج آزمون ريزسختي نشان داد كه سختي آلياژ از مقدار اوليه حدود HV 126 بهطور پيوسته تا HV 291 در كرنش 40 % افزايش يافته و سپس در كرنش 75 % به HV 258 كاهش يافت. به طور كلي، نتايج بيانگر آن است كه نورد تبريدي ميتواند موجب بهبود استحكام مكانيكي آلياژهاي چندجزئي Fe₅₀Mn₁₇Ni₁₇Cr₁₆ شود، اما در كرنشهاي بالا خطر تردشدگي و افت خواص مكانيكي افزايش مييابد. بنابراين، كنترل ميزان نورد و بهينهسازي شرايط فرايند براي دستيابي به خواص مكانيكي مطلوب ضروري است. اين يافتهها ميتواند مبنايي براي طراحي فرايندهاي شكلدهي در آلياژهاي آنتروپي بالا و ساير آلياژهاي چندجزئي قرار گيرد.
چكيده انگليسي :
In this study, the effect of sub-zero rolling, also known as cryo-rolling, on the microstructure, crystallographic texture, and mechanical properties of the quaternary alloy Fe₅₀Mn₁₇Ni₁₇Cr₁₆ was investigated. The alloy was first produced by vacuum induction melting, and after primary rolling and annealing to eliminate casting effects, it was prepared for cryo-rolling. The cryo-rolling process was carried out at sub-zero temperatures and at different strain levels. The main objective was to examine the effect of plastic deformation on the evolution of microstructure, texture, and mechanical properties. For microstructural observations, optical microscopy and scanning electron microscopy were employed, while texture analysis was performed using X-ray diffraction and calculation of orientation distribution functions. Results showed that with increasing strain, grains became elongated and shear bands were formed, which played an important role in strain localization. Moreover, the development of α-fiber texture components such as Brass and Goss/Brass was observed, which intensified at higher strains. At larger strains, indications of the formation of β-fiber components also appeared, reflecting grain rotation and texture evolution in various orientations. In terms of mechanical properties, shear punch testing revealed that shear strength initially increased with strain, reaching its maximum at 40% strain. However, at 75% thickness reduction, a significant drop in strength was observed due to localized stress concentration and the initiation of microcracks, leading to a transition in fracture behavior from ductile to brittle. Fractography confirmed this change by revealing a shift from deep dimples to flat and brittle fracture surfaces. Microhardness testing further demonstrated that the alloy hardness steadily increased from its initial value of about HV 126 to HV 291 at 40% strain, before decreasing to HV 258 at 75% strain. Overall, the results indicate that cryo-rolling can enhance the mechanical strength of multicomponent alloys; however, at high strains, the risk of embrittlement and degradation of mechanical properties increases. Therefore, controlling the degree of rolling and optimizing processing conditions are essential to achieving desirable mechanical performance. These findings can serve as a basis for designing forming processes in high-entropy alloys and other multicomponent alloy systems.