مطالعه تجربی تأثیرات عناصر افزودنی به آلیاژهای منیزیم و آلومینیم بر استحکام و ازدیاد طول آن ها در کشش و فشار

نظر به نسبت استحکام به وزن بالا، کم ترین چگالی در بین مواد سازه ای، قابلیت ریخته گری بالا، امکان ریخته گری تحت فشار، قابلیت ماشینکاری بالا، قابلیت جوشکاری خوب، حفاظت از عناصر دیگر در مقابل خوردگی، دسترسی آسان و هدایت حرارتی مناسب، آلیاژهای منیزیم پتانسیل مناسبی جهت استفاده در صنایعی چون هوافضا، اتومبیل سازی و الکترونیک داشته و کاربرد آن ها رو به گسترش است. به علت کمبود منابع علمی لازم، کارهای تحقیقاتی زیادی در حال حاضر بر روی این آلیاژها در سرتاسر دنیا در حال انجام است. در این پایان نامه با انجام آزمایش های فشار استوانه و حلقه مدور بر روی آلیاژ های منیزیم az21، az31 بدون افزودنی نانو آلومینا و az31 همراه با ذرات نانوآلومینا دو اندازه مختلف 150 و 30 نانومتر، رفتار تنش- کرنش این آلیاژها در دماهای بالا و نرخ کرنش های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار آلیاژهای مذکور در کشش وفشار در دمای اتاق و منحنی تنش سیلان فشاری آلیاژ az41 در دماهای بالا و نرخ کرنش های مختلف با استفاده از آزمایش های حلقه مورد بررسی نیز مطالعه گردید. همچنین با توجه به این که رفتار اصطکاکی یک ماده در فرآیندهای تولید، به خصوص در فرآیندهای شکل دهی اهمیت زیادی دارد، رفتار اصطکاکی این آلیاژها در دماها و سرعت های مختلف تغییر شکل، تحلیل شده است. در اثر وجود اصطکاک بین سطوح تماس در آزمایش فشار، نمونه بشکه ای می شود. تحقیقات زیادی برای از بین بردن اثر اصطکاک در منحنی تنش-کرنش بر روی تغییر شکل غیر همگن نمونه، انجام شده است. در این پایان نامه، برای اصلاح نتایج آزمایش فشار، ضریب اصلاح تحدب بر اساس شبیه سازی های عددی محاسبه شده است. برای انجام آزمایش ها نمونه ها از طریق ریخته گری و سپس ماشین کاری بیلت های به دست آمده تهیه شده اند. با استفاده از نرم افزار deform شبیه سازی های عددی آزمایش فشار انجام شده و ضریب اصلاح عددی به دست آمده است. همچنین اثر نرخ کرنش و دما بر منحنی های کالیبراسیون و منحنی های سیگمویید مربوط به آزمایش حلقه، تنش سیلان، مقدار سختی و ریزساختار آلیاژهای مورد نظر بررسی گردیده است که نتایج حاصل بیان گر تأثیر درجه حرارت و نرخ کرنش انجام آزمایش ها بر منحنی های سیگمویید می باشد. در اثر افزایش دما و کاهش نرخ کرنش ضریب اصطکاک بین نمونه و قالب افزایش پیدا کرد. سپس از سه مدل مادی برای مدل سازی رفتار این آلیاژها در دماها و نرخ کرنش های مختلف ارایه گردیده است که مدل نمایی بیشترین دقت را در بین مدل های ارائه شده، به همراه داشت. همچنین با استفاده از مدل شبکه های عصبی مصنوعی رفتار آلیاژهای az21 و az31 مورد پیش بینی قرار گرفت. تاثیر ذرات نانو آلومینا بر روی منحنی های کشش و فشار در دمای اتاق و همچنین بر روی ضریب اصطکاک، منحنی های کالیبراسیون و سیگمویید، تنش سیلان و مقدار سختی آلیاژ مورد بررسی و تجزیه تحلیل قرار گرفت. ذرات نانو آلومینا موجب افزایش استحکام های کششی و فشاری و کاهش شکل پذیری در دمای اتاق بر آلیاژ منیزیم az31 شدند