19076

2140 دكتري

دكتري

متالورژي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

دوازده، 92ص. : مصور، جدول، نمودار

1402/09/14

كتابنامه

مهندسي مواد

مهندسي مواد

1402/09/18

2992627

در تحقيق حاضر به‌منظور توليد يك آلياژ آنتروپي بالا با صرفه اقتصادي و خواص مكانيكي بهينه، بركنترل و بررسي سازوكار تغيير شكل و تبلور مجدد آلياژ CuCrFeNi2Mn0.5 تمركز شده است. بدين منظور آلياژ مربوطه به كمك ذوب سازي در كوره القايي توليد و پس از آن به‌منظور يكنواختي تركيب شيميايي و حذف ساختار ريختگي، طبق طراحي آزمايش انجام شده به روش سطح پاسخ، آلياژ توليدي در شرايط مختلف همگن‌سازي شد تا شرايط بهينه همگن‌سازي به دست آيد. از آن جهت كه نورد سرد و آنيل پيش زمينه اكثر فرايندهاي توليدي است، سازوكار تغيير شكل حين نورد سرد و تبلور مجدد استاتيكي حين آنيل در اين آلياژ مورد بررسي و مطالعه قرار گرفت. بدين منظور از روش‌هاي استاندارد مشخصه يابي نظير ميكروسكوپ نوري و الكتروني روبشي و آناليز پراش الكترون‌هاي بازگشتي استفاده شد. آلياژ حاصل در حالت ريختگي به سبب جدايش عناصر حين انجماد، شامل دو فاز FCC بود كه اين امر منجر به انعطاف‌پذيري خوب آلياژ در اين حالت شد. همگن‌سازي در دماي C° 1200 به مدت 9 ساعت باعث از بين رفتن ساختار ريختگي و يكنواخت شدن توزيع عناصر شد. پس از همگن‌سازي، نمونه‌ها تا 80 درصد كاهش ضخامت، نورد سرد شده و ريزساختار و خواص مكانيكي آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. مطالعات ريزساختاري نشان داد كه آلياژ مربوطه حين تغيير شكل، پايداري فازي خود را حفظ نموده است. علاوه بر اين، مشاهده شد كه سازوكار تغيير شكل آلياژ مربوطه لغزش نابجايي‌ها، تشكيل دوقلويي‌هاي مكانيكي و باندهاي برشي است. مطالعات ريزساختاري (مشاهده باندهاي برشي) و تشكيل مؤلفه‌هاي بافت برنج و گاس، نشان داد كه آلياژ مربوطه انرژي نقص چيدن كمي دارد. مدل سازي آماري كسر تبلور مجدد با استفاده از طراحي آزمايش به روش سطح پاسخ انجام گرفت و نتايج نشان داد كه دماي بهينه تبلور مجدد 100 درصدي نمونه 80 درصد نورد سرد شده حدود C° 968 است. علاوه براين با توجه به مشاهده دانه‌هاي جديد با عدد GOS كمتر از 2 درجه و جهت‌گيري متفاوت نسبت به دانه‌هاي اوليه و همچنين مشاهده تغييرات سختي نمونه‌هاي نورد سرد شده، اين‌گونه نتيجه گرفته شد كه كسر زيادي از دانه‌ها، حين تغيير شكل و در اثر چرخش دانه‌هاي فرعي در باندهاي برشي ايجاد شده‌اند. با توجه به مطالعات ريزساختاري و جوانه‌زني ترجيحي بر روي باندهاي برشي، به‌منظور افزايش استحكام و در عين حال حفظ شكل پذيري، سعي بر ايجاد نوعي ريزساختار غيريكنواخت شد. بدين منظور آلياژ مربوطه پس از 80 درصد كاهش ضخامت حين نورد سرد، در دماي C° 800 به مدت 1 ساعت آنيل شد. مطالعات ريزساختاري نشان داد كه در اين نمونه، تبلور مجدد به‌صورت جزئي انجام شده است. تشكيل رسوب‌ها بر روي برخي نواحي از باندهاي برشي به‌عنوان مكان‌هاي پرانرژي و ترجيحي و اثر قفل كنندگي آن‌ها، مانع از تبلور مجدد و تشكيل دانه‌هاي جديد در اين مناطق شده و اين مناطق به استحكام دهي آلياژ (حدود 850 مگاپاسكال) كمك كرده‌اند. از طرفي، تشكيل دانه‌هاي جديد تبلور مجدد يافته در ديگر مناطق، منجر به شكل‌پذيري خوب آلياژ (انعطاف پذيري تقريبي 20 درصدي) در اين شرايط شده است.

In the current research, in order to produce a high entropy alloy with economic efficiency and optimal mechanical properties, it is focused on controlling and investigating the deformation and recrystallization mechanism of CuCrFeNi2Mn0.5 alloy. For this purpose, the relevant alloy was produced with the help of melting in an induction furnace, and after that, in order to homogenize the chemical composition and eliminate the as-cast structure, the relevant sample was homogenized at different conditions according to the design of the experiment conducted using the response surface method, in order to obtain the optimal homogenization conditions. Since cold rolling and annealing is the background of most production processes, the mechanism of deformation during cold rolling and static recrystallization during annealing was investigated and studied in this alloy. For this purpose, standard characterization methods such as optical and scanning electron microscopy and backscattered electron diffraction analysis were used. Due to the segregation of elements during solidification, the resulting alloy contained two FCC phases in the as-cast state, which made the alloy ductile in this state. Homogenization at a temperature of 1200°C for 9 hours destroyed the as-cast structure and made the distribution of elements uniform. After homogenization, the samples were cold rolled up to 80% thickness reduction, and their microstructure and mechanical properties were examined. In addition, it was observed that the deformation mechanisms of the corresponding alloy are slip of dislocations, formation of mechanical twins and shear bands. The microstructural studies (observation of shear bands) and the formation of brass and rotated goss components in the sample texture, showed that the corresponding alloy has a low stacking fault energy. Statistical modeling of the recrystallization fraction was done using the response surface method and the results showed that the optimal recrystallization temperature of the 80% cold rolled sample is about 968°C. In addition, according to the observation of new grains on the shear bands and the hardness changes of the cold rolled samples, it was concluded that a large fraction of grains was created during deformation and as a result of sub-grains rotation in the shear bands. In order to increase the strength and at the same time maintain the plasticity, an attempt was made to create a non-uniform microstructure. For this purpose and according to the results of the design of experiment, the relevant alloy was annealed at a temperature of 800°C for 1 hour after 80% thickness reduction. Microstructural studies showed that in this sample, partial recrystallization has been done. The formation of precipitates on some areas of the shear bands and their pinning effect has prevented the recrystallization and formation of new grains in these areas. Due to this, these areas helped to maintain the strength of the alloy. On the contrary, the formation of new recrystallized grains in other areas has led to good ductility of the alloy in these conditions.

احمد رضائيان , محمدرضا طرقي نژاد

فتح اله كريم زاده , ابوذر طاهري زاده , حامد ميرزاده