آقای مجید ناصری دانشجوی دکترای مهندسی مواد در تاریخ 1396/12/02 از رساله خود تحت عنوان "تاثیر مسیر کرنش بر تحولات ریزساختار و بافت تغییرشکل ساختارهای نانو/فوق‌ریزدانه ­زمینه آلومینیمی تولید شده توسط فرایند نورد تجمعی پیوندی" با راهنمایی آقای دکتر محسن ریحانیان (دانشیار دانشگاه شهید چمران اهواز) و مشاوره آقایدکتر احسان برهانی (دانشیار دانشگاه سمنان) دفاع خواهند نمود. 

اسامی هیأت داوران:

1- دکتر رامین ابراهیمی (استاد دانشگاه شیراز)

2- دکتر مصطفی اسکندری (استادیار دانشگاه شهید چمران اهواز)

3- دکتر خلیل‌اله قیصری (استادیار دانشگاه شهید چمران اهواز)

مکان : دانشکده مهندسی، گروه مهندسی مواد

زمان : ساعت 10:00

چکیده :

 در این رساله، تاثیر مسیر کرنش بر تحولات ریزساختار و بافت تغییرشکل آلومینیم خالص و کامپوزیت چندلایه‌ای آلومینیم/برنج نانوساختار/فوق‌‌ریزدانه تولید شده توسط فرایند نورد تجمعی پیوندی (ARB ) پرداخته شده است. به منظور بررسی اثر مسیر کرنش از فرایند نورد تجمعی پیوندی متقاطع (CARB ) و همچنین از یک مسیر کرنش پیشنهادی با هدف توسعه یک ساختار دوجزیی در آلیاژ آلومینیم 2024 بهره گرفته شد. قبل از انجام فرایند نورد تجمعی پیوندی، استحکام پیوند بین ورق‌ها و پارامترهای تاثیرگذار روی آن مانند مقدار کاهش ضخامت، ضخامت اولیه‌ی ورق‌های برنج، اصطکاک و عملیات آنیل بعد از فرایند نورد اتصالی سرد (CRB ) توسط آزمون پیلینگ ارزیابی شد. نتایج آزمون پیلینگ نشان داد که با افزایش پارامترهایی چون کاهش ضخامت و اصطکاک، استحکام پیوند بهبود می‌یابد. تفاوت بین استحکام پیوند در حضور و عدم حضور ورق برنج، قابل توجه است و مقدار تغییر شکل آستانه‌ای به طور قابل توجهی به ضخامت اولیه ورق برنج بستگی دارد. با انجام عملیات آنیل بعد از فرایند نورد، استحکام پیوند کاهش می‌یابد. بررسی ریزساختاری کامپوزیت تولید شده توسط فرایند نورد تجمعی پیوندی نشان داد با افزایش کرنش، گلویی و شکست موضعی به صورت تدریجی و پیوسته در سیکل‌های متوالی رخ داد و جدایی لایه‌های برنج در سیکل چهارم مشاهده شد. با تغییر در مسیر کرنش توسط فرایند نورد تجمعی پیوندی متقاطع، گلویی، شکست و جدایش لایه‌های برنج در سیکل دوم مشاهده شد. پس از هشت سیکل فرایند نورد تجمعی پیوندی متقاطع، توزیع یکنواخت‌تری از قطعات جدا شده برنج با ضخامتی کوچک‌تر در مقایسه با کامپوزیت تولید شده توسط فرایند نورد تجمعی پیوندی در زمینه آلومینیم به دست آمد. نتایج به دست آمده از پراش الکترون‌های بازگشتی (EBSD ) نشان داد که پس از هشت سیکل فرایند، میانگین اندازه دانه در آلومینیم خالص حدود 380 نانومتر و با تغییر در مسیر کرنش حدود 155 نانومتر اندازه‌گیری شد. در کامپوزیت تولید شده، یک ساختار با توزیع اندازه دانه‌های دوجزیی شامل دانه‌‌های هم‌محور و ریز با میانگین اندازه دانه حدود 120 نانومتر و دانه‌های کشیده ایجاد شد. با تغییر در مسیر کرنش، ریزساختاری همگن شامل دانه‌های هم‌محور و بسیار ریز با میانگین اندازه دانه حدود 85 نانومتر به وجود آمد. با تغییر در مسیر کرنش و توزیع یکنواخت‌تر قطعات برنج در زمینه آلومینیم، کسر حجمی مرزهای زاویه بزرگ افزایش یافت و موجب انحراف و تفاوت نحوه تکامل بافت در نانوساختار/فوق‌ریزدانه‌های تولید شده توسط فرایند نورد تجمعی پیوندی متقاطع نسبت به فرایند نورد تجمعی پیوندی شد. بافت غالب در کامپوزیت آلومینیم/برنج ترکیبی از بافت تغییرشکل و بافت تبلور مجدد شامل مولفه‌های S {123}<634> ، Rotated Goss {011}<011> ، Goss {011}<100> و Brass {011}<211> بود. با تغییر در مسیر کرنش، مولفه‌های S {123}<634> و Brass {011}<211> به عنوان مولفه‌های اصلی بافت در کامپوزیت بود. با قرار دادن یک لایه ورق آنیل شده بین دو لایه ورق نورد شده در هر سیکل فرایند نورد تجمعی پیوندی در آلیاژ آلومینیم 2024 به عنوان مسیر کرنش پیشنهادی، یک ساختار ‌با توزیع اندازه دانه‌های دوجزیی شامل دانه‌های درشت و دانه‌های فوق‌ریزدانه با میانگین اندازه دانه حدود 350 نانومتر کشیده شده ایجاد شد. به دلیل تغییرات کرنش در راستای ضخامت کامپوزیت کرنشی توسعه داده شده، بافت غالب ترکیبی از بافت تغییرشکل و بافت تبلور مجدد شامل مولفه‌های Brass {011}<211> ، S {123}<634> و Cube {001}<100> بود. نتایج مربوط به خواص مکانیکی نشان داد که با افزایش تعداد سیکل‌، مقدار استحکام کششی به طور پی‌در‌پی افزایش می‌یابد. پس از هشت سیکل فرایند نورد تجمعی پیوندی، استحکام کششی آلومینیم خالص و کامپوزیت تولید شده به ترتیب 30/2 برابر (180 مگاپاسکال) و 23_/4 برابر (330 مگاپاسکال) مقدار استحکام کششی نمونه آلومینیم خالص آنیل شده بود. با تغییر در مسیر کرنش، استحکام کششی آلومینیم خالص و کامپوزیت تولید شده به ترتیب 94/2 برابر (230 مگاپاسکال) و 5 برابر (390 مگاپاسکال) مقدار استحکام کششی نمونه آلومینیم خالص آنیل شده بود. سطوح مقطع شکست ماکروسکوپی نمونه‌ها نشان داد که با افزایش تعداد سیکل‌ها، شدت لایه‌ای شدن کاهش می‌یابد. سطح مقطع شکست میکروسکوپی آلومینیم خالص آنیل شده شامل حفره‌های عمیق و هم‌محور بود که نشان‌دهنده‌ی شکست نرم است. با افزایش تعداد سیکل‌ و تغییر در مسیر کرنش، قطر و عمق حفره‌ها کم‌تر شد و شکست نرم جای خود را به شکست نرم برشی داد. براساس مدل‌سازی انجام شده، میزان کرنش مورد نیاز برای وقوع گلویی، شکست و جدایش لایه‌های فلز سخت در کامپوزیت‌های چندلایه‌ای تولید شده توسط فرایند نورد تجمعی پیوندی، به عواملی همچون نسبت ضخامت، نسبت ضرایب کارسختی و توان کارسختی لایه‌های داخلی و بیرونی وابسته است.