Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmood Monir-vaghefi,Abbas Najafi-zadeh
سیدمحمود منیرواقفی (استاد راهنما) عباس نجفی زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ghasem Dinitorkamani
قاسم دینی ترکمانی

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.
اخیراً، گروهی از فولادهای آستنیتی پرمنگنز همراه با برخی دیگر از عناصر آلیاژی معرفی شده‌اند که در آنها امکان دست‌یابی به ترکیب مناسبی از استحکام و انعطاف‌پذیری وجود دارد. با توجه به پایین بودن انرژی نقص در چیده شدن (SFE) در این فولادها، لغزش متقاطع نابجایی‌های گسترده به سختی صورت گرفته و در نتیجه تغییرشکل پلاستیکی ناشی از دوقلویی شدن (TWIP) در کنار لغزش نابجایی‌ها به عنوان مکانیزم‌های اصلی در تغییرشکل مشارکت می‌کنند. به وجود آمدن دوقلویی‌های مکانیکی به عنوان موانع قوی در برابر حرکت نابجایی‌ها، تاثیر زیادی بر خواص مکانیکی و به ویژه نرخ کارسختی می‌گذارد. به همین علت، در این پژوهش بررسی تحولات ریزساختاری و خواص مکانیکی یک فولاد پرمنگنز TWIP با ترکیب شیمیایی Fe-31Mn-3Al-3Si در هنگام تغییرشکل سرد مد نظر قرار گرفته است. از میکروسکوپ نوری، SEM و TEM برای تعیین اندازه دانه، میزان دوقلویی شدن مکانیکی، کسر تبلور مجدد یافته، ساختار نابجایی‌ها، چگونگی تداخل سیستم‌های دوقلویی، تاثیر جهت‌گیری کریستالی دانه‌ها بر فعالیت دوقلویی‌ها استفاده شد. از آزمایش کشش به منظور بررسی تاثیر اندازه دانه بر خواص مکانیکی، میزان دوقلویی شدن مکانیکی و تغییرات نرخ کارسختی استفاده گردید. همچنین با اندازه‌گیری دانسیته نابجایی‌ها به روش XRD، تنش سیلان فولاد TWIP مورد بررسی قرار گرفت. علاوه‌براین، از مدل‌سازی شبکه عصبی مصنوعی (ANN) نیز برای پیش‌بینی تاثیر ترکیب شیمیایی بر خواص مکانیکی استفاده گردید. نتایج نشان داد که تشکیل نابجایی‌های صفحه‌ای قبل از دوقلویی شدن مکانیکی ضروری به نظر می‌رسد. به وجود آمدن این نوع از ساختار نابجایی‌ها به عواملی مانند وجود نظم کم دامنه (SRO) در اثر بالا بودن کسر اتمی عناصر آلیاژی، اندازه دانه و جهت‌گیری بستگی دارد. پس از به وجود آمدن دانسیته نابجایی‌های صفحه‌ای مورد نیاز و ایجاد شبکه Taylor، تداخل نابجایی‌ها روی دیواره شبکه باعث تشکیل جوانه‌های دوقلویی می‌گردد. علاوه‌براین، با ریزدانه شدن فولاد و افزایش تنش بحرانی دوقلویی شدن، سیستم‌های متعدد لغزش در هنگام تغییرشکل فعال شده و منجر به ایجاد یک ساختار نابجایی‌های درهم پیچیده و توقف دوقلویی شدن مکانیکی می‌گردد. همچنین، بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که می‌توان ارتباط مناسبی بین چند مرحله‌ای شدن منحنی نرخ کارسختی و سینتیک دوقلویی شدن مکانیکی در فولاد TWIP ارایه کرد. از سوی دیگر، معادله تنش سیلان بدست آمده شامل هر دو اثر استحکام‌بخشی ناشی از تداخل نابجایی‌ها و ریز شدن دینامیکی ساختاری در اثر دوقلویی‌های مکانیکی، سازگاری خوبی با نمودار آزمایشگاهی دارد. همچنین به عنوان یک روش جدید، بکارگیری میزان نورد سرد بالا و آنیل در ناحیه تبلور مجدد جزئی، جاییکه هنوز مقدار مناسبی از دوقلویی‌های مکانیکی ایجاد شده در هنگام نورد سرد پایدار باقی مانده است، می‌تواند در دست‌یابی به یک فولاد TWIP با اندازه دانه زیرمیکرون و ترکیب مناسبی از استحکام و انعطاف‌پذیری مفید باشد. علاوه‌براین، مقایسه مقادیر پیش‌بینی شده توسط ANN و مقادیر آزمایشگاهی نشان داد که مدل ایجاد شده توانایی خوبی برای پیش‌بینی خواص مکانیکی فولادهای پرمنگنز دارد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی