بخشی از مقاله
چكيده
وقوع تبلور مجدد دینامیکی در حین تغییر شکل گرم آلیاژهاي منیزیمی باعث کاهش اندازه دانه ها و در نتیجه افزایش شکل پذیري می شود. در این تحقیق با انجام آزمایش فشار گرم در محدودهکرنشدمایی400-325oc و نرخ 1- 0.001sec-1، تاثیر پارامتر هاي دما و نرخ کرنش، بر اندازه دانه هاي تبلور مجدد بررسی شده است.
نتایج نشان می دهد که با کاهش دما و افزایش نرخ کرنش، اندازه دانه هاي حاصل از تغییر شکل گرم، کاهش می یابد. همچنین بین اندازه دانه هاي حاصل از تغییر شکل گرم و پارامتر زنر-هولمن - - Z یک رابطه توانی بدست آمده است که با استفاده از آن می توان اندازه دانه هاي تبلور مجدد را در فرآیندهاي کارگرم، پیش بینی کرد. مقدار توان پارامتر زنر-هولمن در این رابطه - -0.13 محاسبه شده است.
.1 مقدمه
مهمترین ویژگی آلیاژهاي منیزیمی، نسبت استحکام به وزن قابل توجه آنها است. از اینرو بیشترین تقاضا براي بکارگیري این آلیاژها، در صنعت حمل و نقل وجود دارد .[2 ,1] اما بدلیل قیمت بالاي منیزیم و همچنین شکل پذیري نسبتا ضعیف، استفاده از آلیاژهاي منیزیمی محدود تر از بقیه مواد مهندسی است
با توجه به شکل پذیري ضعیف آلیاژهاي منیزیمی در دماي محیط، تمامی فرآیند هاي شکل دهی آنها در دماي بالا انجام می شود. تغییر شکل در دماي بالا معمولا همراه با پدیده هاي کار نرمی نظیر بازیابی دینامیکی و تبلور مجدد دینامیکی می باشد. لازم به ذکر است وقوع پدیده هاي کارنرمی سبب کاهش تنش سیلان، سهولت شکل دهی و ریز شدن اندازه دانه ها می شوند مقدار انرژي خطاي انباشتگی در منیزیم نسبتا بالا است
بنابراین انتظار می رود که در حین تغییر شکل گرم در دماهاي بالا، پدیده بازیابی دینامیکی رخ دهد، اما پدیده غالب تبلور مجدد دینامیکی می باشد . وقوع پدیده تبلور مجدد دینامیکی در آلیاژهاي منیزیمی را می توان به کمبود سیستم لغزش فعال و آسان نسبت داد
همچنین تبلور مجدد دینامیکی در آلیاژهاي منیزیمی اکثرا غیر پیوسته می باشد . مکانیزم تبلور مجدد در آلیاژهاي منیزیمی به صورت گردنبندي می باشد. به عبارت دیگر در حین تغییر شکل، تاول زدن مرزهاي اولیه منجر به تشکیل دانه هاي جدید شده - جوانه زنی - و با اعمال کرنش دانه هاي جدید رشد می کنند.
نیرو محرکه لازم جهت جوانه زنی و رشد دانه هاي جدید از میزان چگالی نابجایی هاي ایجاد شده در ریز ساختار بدست می آید. که مقدار چگالی نابجایی ها تابعی از تنش سیلان در فرآیند تغییر شکل گرم می باشد Derby براي تعداد زیادي از فلزات و منیزیم نشان داد که یک رفتار یکنواخت بین اندازه دانه هاي تبلور مجدد و تنش سیلان وجود دارد .[6] با توجه به اینکه سطح تنش سیلان تابعی از دما و نرخ کرنش تغییر شکل گرم می باشد، می توان رابطه اي بین اندازه دانه هاي تبلور مجدد و شرایط تغییر شکل گرم، براي آلیاژهاي منیزیم ارائه کرد.
هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر پارامتر هاي ترمومکانیکی بر اندازه دانه هاي تبلور مجدد یافته در حین تغییر شکل گرم آلیاژ AZ91می باشد؛ از اینرو با انجام آزمایش هاي فشار گرم و بررسی هاي ریز ساختاري، یک رابطه به منظور پیش بینی اندازه دانه هاي تبلور مجدد در فرآیندهاي کارگرم این آلیاژ ارائه خواهد شد.
.2 روش تحقیق
در این پژوهش از شمش منیزیم AZ91 با ترکیب شیمیایی نشان داده شده در جدول 1 استفاده شده است. جهت انجام آزمایش فشار گرم، نمونه هاي استوانه اي با قطر 10mm و ارتفاع 15 mm از شمش ماشینکاري شده و سپس به منظور انحلال رسوبات β و همگن سازي به مدت 24 ساعت در دماي 420oC نگهداري شده اند .[7] ریز ساختار نمونه ها بعد از فرآیند همگن سازي، شامل دانه هاي درشت و هم محور منیزیم فوق اشباع Mg-α به همراه رسوبات ریز و پراکنده β-Mg17Al12 در مرز دانه ها است
جدول .1 آنالیز شمش منیزیم .
آزمایش فشار گرم، توسط دستگاه Zwick/Roll مجهز به یک کوره الکتریکی با دقت ±5oc ، در محدوده دمایی 400-325oc و با سرعت فک ثابت 0.6-600mm/min انجام شده است. به منظور همدما شدن، نمونه ها به مدت 3 دقیقه در دماي آزمایش نگه داري شده و سپس تا کرنش 0.5 تحت آزمون فشار گرم قرار گرفته اند. جهت کاهش اصطکاك بین سطح نمونه ها و فک هاي فشاري، چند لایه نوار تفلون بر روي نمونه ها پیچیده شده است.
همچنین به منظور بررسی ریزساختار، پس از پایان تغییر شکل گرم، نمونه ها در کمتر از 5 ثانیه در آب کوئنچ شده و سپس در جهت محور طولی برش زده شده اند. ریز ساختار نمونه ها پس از آماده سازي، بوسیله محلول استیک پیکرال مورد حکاکی قرار گرفته و توسط میکروسکوپ نوري مورد بررسی قرار گرفته و اندازه متوسط دانه ها به روش Jeffrie محاسبه شده است.
