بررسي رفتار تغيير شكل و ارزيابي عيوب ناشي از آن در كامپوزيت زمينه فولادي حاوي تيتانيوم دي بورايد

كارشناسي ارشد

در اين تحقيق، رفتار تغيير شكل و ارزيابي عيوب ناشي از آزمايش خمش سه نقطه‌اي در يك كامپوزيت زمينه فولادي حاوي ذرات 〖TiB〗_2 توليد شده به روش انجماد يوتكتيك مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور تغييرات و خسارت‌هاي ناشي از تغيير فرم و آزمايش خمش در اين كامپوزيت زمينه فولادي تقويت شده با ذرات 〖TiB〗_2 بررسي و به صورت كمي تعيين گرديد. توزيع نسبتا ناهمگن و اندازه ذرات متفاوت در نواحي مختلف كامپوزيت وجود دارد. علاوه بر اين در قسمت‌هاي مختلف نمونه اوليه نوردي تهيه شده، جهت‌گيري ذرات نامنظم غير كروي به‌گونه‌اي است كه طول بزرگ‌تر بيشتر ذرات در امتداد جهت نورد قرار گرفته است. لذا براي بررسي تاثير اندازه، پراكندگي و جهت‌گيري ذرات بر خواص خمشي در سه جهت مختلف از نمونه اوليه نورد شده، تعداد نمونه براي انجام آزمايش خمش سه نقطه‌اي درجا تهيه شد. قبل از انجام آزمايش خمش بر روي اين نمونه‌ها، ريزساختار آنها بررسي و با انجام آزمايش خمش نحوه تشكيل و گسترش ترك و خسارت وارد شده بر روي ذرات تقويت‌كننده در آنها مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج بدست‌آمده از مشخصات فيزيكي ذرات نشان مي‌دهد كه اندازه اين ذرات در محدوده 1 الي 6/2 ميكرومتر است كه بيان‌گر وجود تفاوت در اندازه ذرات و كسر سطحي آنها (1±10درصد) است. همچنين خواص متفاوت در قسمت‌هاي مختلف محصول توليدي، باعث شده است كه در دو جهت طولي و عرضي نسبت به جهت نورد، در برخي قسسمت‌ها ساختار و توزيع ذرات همگن و در برخي نواحي، توزيع ذرات ناهمگن بوده است كه اين عامل باعث تاثير در اندازه ذرات و نحوه پراكندگي ذرات شده است و در نهايت بر رفتار مكانيكي اين كامپوزيت اثر گذاشته است. رفتار مكانيكي نمونه‌هاي مختلف با استفاده از آزمايش خمش سه نقطه‌اي درجا نشان داد كه تفاوت در ميزان استحكام ماده در جهت‌هاي مختلف به اندازه و پراكندگي ذرات، جهت‌گيري ذرات در حين نورد و ايجاد خواص جهتي (Anisotropy) در زمينه بعد از نورد بستگي دارد. در جهت عرضي دو رفتار متفاوت مشاهده شد. يكي استحكام بالا ناشي از توزيع يكنواخت و همگن ذرات و ديگري افزايش نسبي داكتيليته و افت حدود 50 درصدي استحكام به دليل توزيع ناهمگن ذرات و رشد ترك در زمينه است. در جهت طولي با افزايش نسبي داكتيليته، استحكام كاهش زيادي پيدا نكرد كه علت آن مربوط به توزيع يكنواخت و همگن ذرات در زمينه و جهت‌گيري ذرات بود. پارامترهاي ريزساختاري نيز كه رفتار مكانيكي را تحت تاثير قرار داده بودند، بر تخريب وارد شده بر روي ذرات هم اثرگذار بودند به طوري كه در قسمت رفتار پلاستيك، رشد ترك در هر جهت و براي هر نمونه متفاوت بود بدين صورت كه در جهت طولي به دليل قرارگيري ذرات در امتداد جهت اعمال نيرو، خسارت وارد شده بر ذرات بالاتر بود و در جهت عرضي در برخي نمونه‌ها به دليل سايز كوچك ذرات، خسارت كمتري به ذرات به دليل استحكام بالاي آنها وارد شد و در برخي ديگر به دليل توزيع ناهمگن و غيريكنواخت ذرات، تغيير شكل در زمينه رخ داد و به تبع آن خسارت كم بود.

191247

دانشگاه علم و صنعت ايران

شكل دادن فلزات

دكتر عليرضا ايواني - دكتر حميدرضا جعفريان