مطالعه اثر فرآيند فورج بر رفتار خستگي كامپوزيت پايه منيزيمي

كارشناسي ارشد

منيزيم و آلياژهايش يكي از سبك‌ترين گروه‌هاي فلزي هستند كه اخيراً موردتوجه بسياري از محيط‌هاي تحقيقاتي علمي و همين‌طور بخش‌هاي صنعتي قرارگرفته است. منيزيم به دليل چگالي پايين و دارا بودن استحكام ويژه مناسب براي كاربري‌هاي صنايع هوا و فضا، دفاعي و نظامي، خودروسازي و غيره كه كاهش وزن و آلاينده‌هاي محيط زيستي در آن از اهميت بالايي برخوردار بوده، موردتوجه روزافزون قرارگرفته است. يكي از موارد موردعلاقه براي محققين و صنعت گران، بررسي خواص مكانيكي به‌ويژه رفتار خستگي و خزشي اين ماده به‌ويژه در دماهاي كاري بالا بوده است، چراكه در بسياري از كاربري‌هاي مهندسي و صنعتي عمده بارگذاري به‌صورت بارهاي متناوب بوده و تأثير بسزايي بر چرخه عمر قطعات و هزينه‌هاي تعمير و نگهداري آن‌ها دارد. افزودن عناصر تقويت‌كننده از نوع ذرات سخت سراميكي به اين فلز و ايجاد يك كامپوزيت پايه فلزي به‌عنوان راهكاري مفيد براي بهبود اين مشخصه‌هاي مكانيكي در بسياري مطالعات اخير مطرح‌شده است. در پايان‌نامه حاضر، تلاش و هدف آن بوده تا با كمك يكي از متداول‌ترين روش‌هاي صنعتي شكل‌دهي فلزات يعني آهنگري رفتار خستگي يك نانو كامپوزيت زمينه منيزيمي تقويت‌شده با ذرات آلومينا موردمطالعه و بررسي قرار گيرد. بدين منظور كامپوزيت توليدشده با روش ريخته‌گري هم زني تحت عمليات آهنگري قالب باز در دماي °C450 قرار گرفت. مزيت عمده استفاده از فورج، كاهش و يا بهبود عيوب ريزساختاري ايجادشده ناشي از فرآيند ريخته‌گري درون كامپوزيت است. در ادامه از نمونه‌هاي فورج‌شده براي آزمون‌هاي مختلف مكانيكي چون سختي، كشش و خستگي پر چرخه نمونه‌هاي آزمايشي استخراج‌شده و رفتار ماده تحت آزمون‌هاي مذكور موردبررسي قرار گرفت.گرچه مطالعات مختلفي درگذشته بر روي اثر فرآيندهاي شكل‌دهي بر روي رفتار مكانيكي كامپوزيت‌هاي پايه منيزيمي صورت گرفته، بااين‌وجود رفتار خستگي نانو كامپوزيت‌هاي آلياژي منيزيم ازجمله AZ31 پس از عمليات فورج قالب باز دمابالا موردبررسي قرار نگرفته است. ذكر اين نكته اهميت دارد كه اثر فرآيند فورج در قالب ميزان كرنش‌هاي اعمالي مختلف بر روي رفتار تنش-عمر خستگي كامپوزيت بررسي‌شده و درنهايت با نمونه‌هاي ريخته‌گري شده بدون عمليات شكل‌دهي ثانويه كه در شرايط مشابه توليد گرديده‌اند، مورد مقايسه قرارگرفته است. مشاهدات ريزساختاري، نشان‌دهنده بروز بيشتر پديده تبلور مجدد ديناميكي درون كامپوزيت و دانه‌بندي ريزتر آن بوده است. آزمايش‌هاي مختلف نيز، بهبود رفتار مكانيكي كامپوزيت‌ها در آزمون‌هاي كشش، فشار و سختي را به نسبت نمونه‌هاي آلياژي، در طيف كرنش‌هاي اعمالي حين فرآيند فورج قالب بازنشان مي‌دهد. اما در مورد آزمون خستگي، در يك دامنه تنش يكسان و در كرنش‌هاي اعمالي پايين‌تر، نمونه‌هاي كامپوزيتي افزايش عمر را نشان دادند. برعكس، در كرنش‌هاي اعمالي بالاتر حين فرآيند فورج قالب باز، نمونه‌هاي آلياژي عمر خستگي بالاتري از نمونه‌هاي كامپوزيتي داشته‌اند.

191948

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي - شكل دهي فلزات

دكتر محمد صديقي