Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Monir-vaghefi,Abbas Najafi-zadeh
سيدمحمود منيرواقفي (استاد راهنما) عباس نجفي زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ghasem Dinitorkamani
قاسم ديني ترکماني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1384

TITLE

Microstructural Evolutions and Mechanical Properties of Fe-31-Mn-3Al-3Si TWIP Steel during Cold Deformation
The tensile deformation behavior and microstructural evolutions of twinning induced plasticity (TWIP) steel with the chemical composition of Fe-31Mn-3Al-3Si and average grain sizes in the range of 2.1 to 72.6mm have been analyzed. For each grain size, the Hollomon analysis and also the Crussard–Jaoul (C-J) analysis as an alternative method to describe the work hardening behavior were investigated. The results indicated that the optimum mechanical properties as a function of work hardening capacity can be obtained by changing the grain size. The microstructural observations showed that the pile-ups of planar dislocations are necessary for triggering the mechanical twinning and grain refinement suppresses the mechanical twinning in TWIP steel. Furthermore, the mechanical twinning increases with increasing applied strain. As a result, a high instantaneous work hardening due to the mechanical twin boundaries enhances the uniform elongation. The contribution from the strain of twinning and hardening due to an increase in the hardness of the twinned regions (i.e., the Basinski mechanism) may be also useful in achieving the high strength-ductility in TWIP steels.
اخيراً، گروهي از فولادهاي آستنيتي پرمنگنز همراه با برخي ديگر از عناصر آلياژي معرفي شده‌اند که در آنها امکان دست‌يابي به ترکيب مناسبي از استحکام و انعطاف‌پذيري وجود دارد. با توجه به پايين بودن انرژي نقص در چيده شدن (SFE) در اين فولادها، لغزش متقاطع نابجايي‌هاي گسترده به سختي صورت گرفته و در نتيجه تغييرشکل پلاستيکي ناشي از دوقلويي شدن (TWIP) در کنار لغزش نابجايي‌ها به عنوان مکانيزم‌هاي اصلي در تغييرشکل مشارکت مي‌کنند. به وجود آمدن دوقلويي‌هاي مکانيکي به عنوان موانع قوي در برابر حرکت نابجايي‌ها، تاثير زيادي بر خواص مکانيکي و به ويژه نرخ کارسختي مي‌گذارد. به همين علت، در اين پژوهش بررسي تحولات ريزساختاري و خواص مکانيکي يک فولاد پرمنگنز TWIP با ترکيب شيميايي Fe-31Mn-3Al-3Si در هنگام تغييرشکل سرد مد نظر قرار گرفته است. از ميکروسکوپ نوري، SEM و TEM براي تعيين اندازه دانه، ميزان دوقلويي شدن مکانيکي، کسر تبلور مجدد يافته، ساختار نابجايي‌ها، چگونگي تداخل سيستم‌هاي دوقلويي، تاثير جهت‌گيري کريستالي دانه‌ها بر فعاليت دوقلويي‌ها استفاده شد. از آزمايش کشش به منظور بررسي تاثير اندازه دانه بر خواص مکانيکي، ميزان دوقلويي شدن مکانيکي و تغييرات نرخ کارسختي استفاده گرديد. همچنين با اندازه‌گيري دانسيته نابجايي‌ها به روش XRD، تنش سيلان فولاد TWIP مورد بررسي قرار گرفت. علاوه‌براين، از مدل‌سازي شبکه عصبي مصنوعي (ANN) نيز براي پيش‌بيني تاثير ترکيب شيميايي بر خواص مکانيکي استفاده گرديد. نتايج نشان داد که تشکيل نابجايي‌هاي صفحه‌اي قبل از دوقلويي شدن مکانيکي ضروري به نظر مي‌رسد. به وجود آمدن اين نوع از ساختار نابجايي‌ها به عواملي مانند وجود نظم کم دامنه (SRO) در اثر بالا بودن کسر اتمي عناصر آلياژي، اندازه دانه و جهت‌گيري بستگي دارد. پس از به وجود آمدن دانسيته نابجايي‌هاي صفحه‌اي مورد نياز و ايجاد شبکه Taylor، تداخل نابجايي‌ها روي ديواره شبکه باعث تشکيل جوانه‌هاي دوقلويي مي‌گردد. علاوه‌براين، با ريزدانه شدن فولاد و افزايش تنش بحراني دوقلويي شدن، سيستم‌هاي متعدد لغزش در هنگام تغييرشکل فعال شده و منجر به ايجاد يک ساختار نابجايي‌هاي درهم پيچيده و توقف دوقلويي شدن مکانيکي مي‌گردد. همچنين، بررسي‌هاي ريزساختاري نشان داد که مي‌توان ارتباط مناسبي بين چند مرحله‌اي شدن منحني نرخ کارسختي و سينتيک دوقلويي شدن مکانيکي در فولاد TWIP ارايه کرد. از سوي ديگر، معادله تنش سيلان بدست آمده شامل هر دو اثر استحکام‌بخشي ناشي از تداخل نابجايي‌ها و ريز شدن ديناميکي ساختاري در اثر دوقلويي‌هاي مکانيکي، سازگاري خوبي با نمودار آزمايشگاهي دارد. همچنين به عنوان يک روش جديد، بکارگيري ميزان نورد سرد بالا و آنيل در ناحيه تبلور مجدد جزئي، جاييکه هنوز مقدار مناسبي از دوقلويي‌هاي مکانيکي ايجاد شده در هنگام نورد سرد پايدار باقي مانده است، مي‌تواند در دست‌يابي به يک فولاد TWIP با اندازه دانه زيرميکرون و ترکيب مناسبي از استحکام و انعطاف‌پذيري مفيد باشد. علاوه‌براين، مقايسه مقادير پيش‌بيني شده توسط ANN و مقادير آزمايشگاهي نشان داد که مدل ايجاد شده توانايي خوبي براي پيش‌بيني خواص مکانيکي فولادهاي پرمنگنز دارد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی