رفتن به محتوای اصلی
x
بررسی آلیاژ انتروپی بالای FeCoCrNi تحت تغییرشكل فشاری دینامیكی با نرخ كرنش بالا توسط میله ی فشاری هاپكینسون
تاریخ دفاع
استاد

علي شفيعي

دانشکده
مهندسی مواد

هنگامی‌که ماده در معرض بارگذاری متغیر سریعقرار می‌گیرد اتفاقاتی در آن رخ می‌دهد که با مواردی که تحت شرایط استاتیکی یا شبهاستاتیکی قرار گرفته بسیار متفاوت است. بنابراین بررسی عکس‌العمل دینامیکی وتغییرات ریزساختار آلیاژهای انتروپی بالا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. بدین منظور در پژوهش حاضر آلیاژانتروپی بالای NiCoCrFe با روش ذوب در کوره‌یالقایی با اتمسفر خلا تولید شد. سپس به منظور از بین رفتن ساختار دندریتی وهمگن سازی ریزساختار، تحت نورد سرد و آنیل قرار گرفت. پس ازاین مرحله، توسط میله‌ی فشاری هاپکینسون تحت آزمایش‌هایمختلف با نرخ کرنش‌های متفاوت قرار گرفت. علاوه بر آن، جهت بررسی مقاومت آلیاژمذکور در برابر متمرکز شدن برش، نمونه‌های کلاهی‌شکل با ابعاد دقیق تراشکاری شدندو تحت آزمون میله‌ی فشاری هاپکینسون قرار گرفتند. منحنی‌های تنش حقیقی-کرنش حقیقیحاصل از این آزمون در همه‌ی نرخ کرنش‌ها الگوی مشابهی داشتند و دارای دو پیک بودندکه این مطلب به رقابت بین کرنش‌سختی و نرم شدن حرارتی نسبتداده می‌شود. مدل جانسون-کوک جهت شبیه‌سازی رفتارسیلان دینامیکی آلیاژ حاضر نیز استفاده شد و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی مطابقتخوبی داشت. نتایج حاصل از آزمایش پراش پرتو ایکس نشانداد که این آلیاژ در حالت ریختگی، پس از عملیات نورد و آنیل و پس از آزمون‌هایفشاری با نرخ کرنش بالا (تا s-13000) تک‌فاز و دارای ساختار کریستالی FCCمی‌باشد. مطالعات ریزساختاری با میکروسکوپ نوری نشان داد که این آلیاژ پس ازعملیات نورد و آنیل، دارای ساختار تبلورمجدد شده با دانه‌هاییبا اندازه متوسط ?m 46 بوده و ساختار دندریتی کاملاً از بین رفته بود و دوقلوهای آنیل دراین نمونه بسیار زیاد به‌چشم می‌خورد. پس از انجام آزمون میله‌ی فشاری هاپکینسونبر روی نمونه‌های مذکور از نرخ کرنش s-1 1500 تا 2000، اندازه‌ی دانه‌ها تغییر زیادی نداشت ولی هم‌چنانحضور دوقلویی‌ها پررنگ بود؛ درحالی‌که با افزایش نرخ کرنش تا s-1 3000، دانه‌ها کمی کشیده‌تر و ریز شدند و میزان دوقلویی‌ها کمترشده بود. جهت بررسی‌های دقیق‌تر، نمونه‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آشکارسازپراش الکترون برگشتی نیز ارزیابی شدند. نتایج این بررسی نشان داد که درصد مرزدانه‌های زاویه زیاد در نمونه‌ی تغییر   شکل یافته با نرخ   کرنش   -1 3000 نسبت به نمونه‌ی نورد و آنیل شده، کاهش و درصد مرزدانه‌های زاویهکم به همان نسبت افزایش یافت. درصد مرزهای ویژه‌ی ?3نیز در نمونه‌ی نورد و آنیل شده 57‌% به‌دست آمد که البته این رقم میزان قابل توجهیرا نشان می‌دهد. به‌طور کلی حضور دوقلوهای تغییر شکل در این نتایج واضحبود و از آنجایی‌که انرژی نقص چیدن آلیاژ مذکور پایین است، می‌توان گفت پدیده‌ی تغییرشکلمتأثر از دوقلویی رخ داده است.   نقشه‌ی پراکندگی جهت‌گیریدانه و عدم تطابق کرنل نیز برای نمونه‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت که هر دو موردبرای نمونه‌های تغییرشکل یافته با نرخ کرنش‌های بالا (s-1 3000-1500) در مقایسهبا نمونه‌ی نورد و آنیل شده مقادیر بیشتری داشتند. برای درک مکانیزم‌هایتغییرشکل این آلیاژ تحت بارگذاری دینامیک و شبه‌استاتیک، بررسی ریزساختار نمونه‌هایتغییرشکل یافته توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز انجام شد. در تصاویر حاصل ازاین میکروسکوپ از نمونه‌ی تغییر شکل یافته با نرخ کرنش s-13000 ، جنگل نابجایی‌ها و برهم‌کنش نابجایی‌ها، نانودوقلوها و دانسیته ی بالایی ازنابجایی‌ها در کنار نانودوقلوها، بلوک‌های سلولی و دیواره‌های متراکم از نابجایی،دوقلوهای ثانویه و میکروباندها مشاهده شدند. تنوع زیاد ریزساختارهای تغییرشکل اینآلیاژ، توانایی بالای آلیاژ حاضر در نرخ کرنش بالا را تایید کرد. کرنش سختی بالاتردر این نمونه‌ها به‌دلیل مشارکت ترکیبی دوقلویی‌ها (برهمکنش آنها با نابجایی‌ها) ولغزش (تکثیر نابجایی‌ها و برهمکنش نابجایی-نابجایی) بود. نمونه‌ی تغییرشکل یافتهدر شرایط شبه‌استاتیک نیز مورد بررسی با میکروسکوپ الکترونی عبوری قرار گرفت. حضوردوقلوها در کنار نابجایی‌ها، اثر نقص چیدن و خطوط لغزش متقاطع مشاهده شد و نتیجه‌یحاصل این بود که مکانیزم تغییرشکل در این آلیاژ تغییرشکل یافته با نرخ کرنش پایین،لغزش نابجایی و دوقلویی است. هم‌چنین در بررسی مقاومت آلیاژ مذکور دربرابر متمرکزشدن برش توسط میله‌ی فشاری هاپکینسون، نمونهدچار شکست نشد و در بررسی‌های ریزساختاری این نمونه نیز دوقلویی‌ها حضور داشتند.بنابراین تشکیل دوقلویی‌ها در این آلیاژ انتروپی بالای NiCoCrFe در تغییر شکل با نرخ کرنش بالا نقش مهمی را ایفا کرده و به پایداری عالی در برابر تغییر شکل با سرعت بالا کمک می‌کند.

&n

تحت نظارت وف ایرانی