اين نمودار ازسه مرحله تشکيل شده می باشد .مرحله اول تحت عنوان خزش اوليه بوده که ناشي از مکانيزم کارسختي می باشد .مرحله دوم خزش ثانويه ومرحله سوم خزش ثالثيه که در مرحله دوم مکانيزم کارسختي وبازيابي به تعادل رسيده ودر مرحله سوم مکانيزم تشکيل حفره يا ترک باعث کاهش ناگهاني سطح مقطع شده ونرخ کرنش يکباره زياد مي گردد.

اما باتوجه به اين که خزش ثانويه از نظر زماني طولاني تر از ساير مراحل می باشد، بسيار پر اهميت می باشد وعهده فعاليت ها براي بهبود خواص خزشي در اين مرحله متمرکز شده می باشد.شيب منحني مذکور بيانگر آهنگ ونرخ کرنش مي باشد که در طي مرحله اول بتدريج کاهش يافته ودر مرحله دوم به يک مقدار ثابت رسيده ،که اين مقدار کمترين مقدار نرخ کرنش خزش نظاره شده در نمودار می باشد ودر مرحله سوم نرخ خزش به سرعت افزايش مي يابد .

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

ارتباط زير به نام قانون پاور1 يکي از روابطي می باشد که براي نرخ خزش ثانويه ارايه شده می باشد. [2]

(معاله 2-1)                                                                        

که در اين ارتباط َAيک مقدار ثابت ،تنش اعمالي ، Qa انرژي اکتيواسيون براي خزش ،R ثابت گازها وTدما برحسب کلوين می باشد.

اما روابط ديگري نيز براي اين مرحله ارايه شده می باشد.يکي از اين روابطي که در اصلاح قانون پاور معادله (2-1) ارايه شده می باشد ودر آلياژهايي که به وسيله رسوبات تقويت شده اند ،کاربرد دارد ،به صورت زير می باشد:

(معادله 2-2)                                                                        

که در اين ارتباط Aثابت بدون بعد ،D ضريب نفوذ در شبکه ،G مدول برشي ، bبردار برگرز،K ثابت بولتزمن ، تنش آستانه اي و n توان تش حقيقي مي باشد.

na توان تنش ظاهري در مينيمم نرخ کرنش خزشي بوده وازرابطه زير بدست مي آيد:

(معادله 2-3)                                                                                     

اين توان با کاهش تنش اعمالي افزايش مي يابد که اين دلالت بر رفتار تنش آستانه اي حقيقي        مي کند [2] .

اما ارتباط ديگري که براي نرخ خزش مرحله دوم ارايه شده بصورت زير می باشد:

(معادله 2-4)                                                                           

که در آن 5=n براي فلزات fcc، Dsd ضريب خودپخشي شبکه، A يک ثابت حساس به ساختار، χ انرژي نقص چيدمان ، σss تنش واقعي در حالت پايدار، k ثابت بولتزمن، T دما به صورت کلوين ، b بردار برگرز و G مدول برشي. σss در معادله(2- 4 )هما ن می باشد که در معادلات (2-1و2-2)نظاره شدوهمچنين آن را در بسياري از مواد مي‌توان با يک تنش موثر برابر (σss – σth) جايگزين نمود که در آن σth تنش آستانه‌اي براي تغييرشکل خزشي می باشد. تنش آستانه‌اي مي‌تواند در نتيجه وجود ذرات فاز دوم به وجودبيايد، مثل سوپرآلياژها با پايه نيکل و آلياژهاي تقويتي با پخش اکسيژن يا ساختار نابجايي در مورد فولاد زنگ نزن 20%Cr-25%Ni. تنش آستانه‌اي به ميکرومکانيسم سببي وابسته می باشد و بنابراين در صورت غيرمتغير بودن ميکرومکانيسم، بايد نسبت به تنش ثابت باشد.

تنش آستانه‌اي ظاهري بيشتر با در نظر داشتن تاثير ساختار ناب‌جايي بر روي A ثابت در معادله سرعت خزش در حالت پايدار توجيه مي‌گردد. آزمايش تغيير تنش که در آن تنش به گونه پيوسته بيشتر مي‌گردد، يک تنش آستانه‌اي بدست مي‌دهد که با آزمايشهاي خزشي متعارف برابر می باشد. اين نشان مي‌دهد که ساختار حالت پايدار در يک تنش خاص مستقل از مسير می باشد ماداميکه تنشهاي فعلي کوچکتر باشد. زيرساختار نابجايي هم نشان مي‌دهد که تغييرشکل خزشي توسط مکانيسم شبکه نابجايي ايجاد مي‌گردد. تنش آستانه‌اي براي اين مکانيسم، نشان‌دهنده تنش لازم براي فعالسازي پيوندهاي نابجايي می باشد که شبکه را تشکيل مي‌دهند [3].

 2-2- بررسي تنش آستانه اي در آلياژAl-0/03wt%Sc:

بررسي ها نشان مي دهد که تنش آستانه اي به وسيله مکانيزم هايي هم زیرا برش ذرات وصعود نابجايي ها قابل تشريح می باشد.در واقع تنش آستانه اي به دليل واکنش واثر متقابل نابجايي وذرات تقويت کننده برروي يکديگر ايجاد مي گردد .تحقيقاتي که برروي اين زمينه انجام شده علت وجود تنش آستانه اي را مشخص مي کند.در اين مدل فرض مي شودکه ذره اي استوانه اي شکل بوده که شعاع آن برابر r و ارتفاع آن برابر2r مي باشد. نمونه مورد بررسي آلياژي از آلومينيوم می باشد که حاوي 03/0 درصد Sc می باشد.Sc با Al ترکيب شده وساختار بين فلزي Al3Sc تشکيل مي دهد.شکل استوانه­اي، تقريبي منطقي از شکل کروي ذرات می باشد که کار با آن در اين مدل بيش از حد پيچيده می باشد.شکل (2-2)

شکل (2-2) :هندسه مدل صعود براي آلياژ آلومينيوم [3]

آن چیز که براي ما درنتيجه اين آزمايش اهميت دارد اثر تنش اعمالي بر سرعت حرکت نابجايي ها می باشد که در شکل (2-3) مشخص می باشد [3].

شکل (2-3): اثر تنش اعمالي بر سرعت حرکت نابجايي ها [3]

نابجايي هايي که صفحه لغزش آنها بالاتر از مرکز ذرات می باشد با h مثبت ونابجايي هايي که صفحه لغزش آنها پايين تر از مرکز می باشد با h منفي مشخص شده اند.

براي يک نيمه از ذره ،مجموع کارانجام شده بوسيله نيروهاي الاستيک مثبت می باشد وبه عبور نابجايي کمک مي کند .وقتي نابجايي به بالاي ذره مي رسد، لغزش کرده واز ذره دور مي شودکه در اينجا نيروي لغزش مثبت می باشد و تنش آستانه اي مقدارناچيزي می باشد.براي نيمه ديگر ذره ،مجموع کار انجام شده به وسيله نيروهاي الاستيک منفي می باشد،بطوري که نابجايي از فصل مشترک ذره دفع مي شودوتنها زماني مي تواند عبور کند که تنش اعمالي بيش از تنش آستانه اي باشد.

عدم تقارن نيروي صعود ناشي از عدم تقارن شبکه ، علت اصلي پيدايش تنش آستانه اي می باشد .البته اين عامل به تنهايي باعث ايجاد تنش آستانه اي نمي گردد ،زيرا نيروي صعود همواره به حرکت روبه بالاي نابجايي کمک مي کند.بايد توجه نمود که تاثير اصلي نيروهاي الاستيک ،اصلاح پتانسيل شيميايي جاهاي خالي در مقطعي می باشد که نابجايي صعود مي کند،بطوري که هم تنش آستانه اي وهم سرعت صعود تغيير مي کنند.اين مدل تنش آستانه اي حقيقي را براي نابجايي ها پيش بيني مي کند ،زيرا وقتي پتانسيل شيميايي جاهاي خالي مثبت مي گردد ،فرآيند صعود نمي تواند رخ دهد.

لذا تحت شرايط خزشي در 300 درجه سانيگراد، آلياژهاي Al-0/03wt%Scرفتار تنش آستانه اي از خود نشان مي دهند [3].

2-3_ بررسي تنش آستانه اي در آلومينيوم 5083 اصلاحي :

مشخص شده که آلياژهاي آلومينيومي حاوي پراکندگي‌هاي غيرقابل برش به گونه طبيعي مقاومت خزشي چشمگيري را در دماهاي معين از خود نشان مي‌دهند که اين در نتيجه وجود تنش آستانه‌اي می باشد که در کمتر از آن سرعت کرنش ناچيز تلقي مي‌گردد. رفتار آستانه‌اي آلياژهاي آلومينيوم تقويتي ناشي از ذرات بسيار ريزي می باشد که از حرکت نابجايي شبکه جلوگيري مي‌کند. در آلياژهاي آلومينيومي و کامپوزيت‌هاي زمينه ناپيوسته آلومينيوم که با متالوژي پودر1 (PM) تهيه شده‌اند، اين پراکندگي‌ها ممکن می باشد اکسيدهايي باشند که از روش تکنولوژيکي بدست آمده‌اند. اين اکسيدها به عنوان موانعي طبيعي براي حرکت ناب‌جايي اقدام مي‌کنند و باعث پيدايش تنش آستانه‌اي براي خزش مي‌شوند. در نتيجه سرعت کرنش خزشي در اين مواد به ميزان زيادي کمتر از آلياژهاي محلول جامد آلومينيوم می باشد که با متالوژي شمش‌ريزي2 (IM) در مقادير مشابه دما و تنش وارده توليد مي‌شوند. در همين زمان آلياژهاي آلومينيوم IM به خاطر ترکيب مناسب مقاومت خزشي، مقاومت، و سختي موادي جذاب براي کاربردهاي دماي بالا هستند.

اخيراً مشخص شده که کامپوزيت با پايه آلومينيوم IM علاوه بر آلياژهاي آلومينيوم، هم مي‌توانند رفتار آستانه‌اي داشته باشند. با اين حال، در حال حاضر منشا تنش آستانه‌اي در اين مواد تحت بررسي می باشد.

مشخص گردید که يک آلياژ آلومينيوم 2219 با متالوژي شمش‌ريزي (IM) رفتار آستانه‌اي از خود نشان دادند. مقادير تنش آستانه‌اي در اين ماده و در دو آلياژ (PM) Al-Cu-Mg-Mn به ميزان زيادي با هم مشابه بودند. بنابراين مي‌توان انتظار داشت که ذرات نرم فاز دوم در عناصر مي‌توانند تأثیر مشابهي را در آلياژهاي آلومينيوم IM ايفا کنند و مقاومت خزشي را در تغييرشکل دماي بالا (مثل اکسيدهاي نانومقياس آلياژهاي آلومينيوم PM) تقويت کنند.

دريکي از مقالات به برزس رفتار

آلياژ مورد نظر آلياژ آلومينيوم 5083 می باشد که با wt.% Zr 2/0 آلياژي شده می باشد. اين ماده با متالوژي شمش‌ريزي توليد شده که حاوي پراکندگي‌هاي Al3Cr و Al3Zr هستند و داراي رفتار آستانه‌اي می باشد.

نسخه آزمايشي آلياژ آلومينيومي 5083 با ترکيب شيميايي Al–4.7% Mg–1.6% Mn–0.2% Zr–0.18% Cr–0.1% Fe (in wt.%) در «شرکت شيميايي و آلومينيومي کايزر» توليد گردید.

منحني‌هاي نمادين تنش واقعي- کرنش واقعي براي دماهايي در محدوده 250-570 در جه سانتيگراد در شکل (2-4) نشان داده شده می باشد. منحني‌هاي σ-ε که نشان دهنده تمام شرايط آزمايشي هستند، يک جريان حالت پايدار را پس از يک مرحله بسيار کوتاه تغييرشکل پلاستيک ازخود نشان داد. شکل(2-5) نموداري از سرعت خزش حالت پايدار را در برابر کرنش بدست آمده از آزمايش نامنقطع (منحني I) و آزمايش با تنش متغير (منحني II) را نشان مي‌دهد. نظاره مي‌گردد که منحني خزش I مرحله بسيار کوتاهي از خزش اوليه را نشان مي‌دهد. جريان حالت پايدار در مقادير کرنش واقعي در004/0حفظ گردید. در حين آزمايشهاي تغيير تنش يک حالت پايدار جديد پس از يک دوره موقتي بسيار کوتاه بدست آمد. (شکل 2-5، منحني II) توجه کنيد که داده‌هاي بدست آمده از آزمايشهاي نامنقطع هماهنگي خوبي با آنهايي دارد که از آزمايشهاي منقطع در فشار و کشش بدست آمده می باشد.

شکل2-4: منحني‌هاي تنش واقعي- کرنش واقعي براي 5083Al [5]

شکل2-5: مثال آزمايش‌هاي افزايش تنش و منحني خزش براي 5083Al [5]

2-3-1- وابستگي سرعت کرنش حالت پايدار به تنش:

شکل(2-6 )تغييرات سرعت کرنش تحميلي را با تنش حالت پايدار براي آزمايش ووابستگي سرعت خزش حالت پايدار به تنش وارده براي آزمايش خزش را در محدوده دماي 250-570 درجه سانتيگرادنشان مي‌دهد.

شکل (2-6):نمودار کرنش در برابر تنش جرياني در حالت پايدار درمقياس لگاريتمي[5]

مي‌توان نظاره نمود که داده‌هاي بدست آمده از آزمايش هماهنگي عالي با موارد بدست آمده از آزمايشهاي ماشين خزش دارد. مي‌توان سه ناحيه دما- کرنش را بنا به تغيير توان تنش ظاهري (na) با سرعت کاهشي کرنش، تشخيص داد. در MPa130-100 (ناحيه تنش زياد) مقدار na با کاهش سرعت کرنش از حدود 26 به حدود 7 کاهش مي‌يابد که نشان مي‌دهد رفتار تغييرشکل را در اين ناحيه مي‌توان با ارتباط‌اي نمايي نشان داد:

(معادله 2-5)                                                                      

که در آن ε سرعت کرنش، B يک ثابت، β ضريب، σ تنش جرياني در حالت پايدار، Q انرژي فعالسازي براي تغييرشکل پلاستيک، R ثابت گازي و T دماي مطلق می باشد. براي تاييد اعتبار معادله 2-5، نقطه مبنا در ناحيه تنش زياد در مقياسي نيمه لگاريتمي ترسيم شده می باشد. مشخص گردید که اين نمودار بهترين هماهنگي خطي را با ضريب برگشت 98/0 دارد. در ناحيه تنش متوسط (MPa130-1004) بهترين هماهنگي با داده‌هاي تجربي، به واسطه ارتباط قانون نيرو به شکل معمول بدست مي‌آيد:

(معادله 2-6)                                                                                 

که در آن A يک ثابت و na توان تنش می باشد. در 0c250=T توان تنش ظاهري از حدود 5در MPa 80 به حدود 9 در MPa 30 افزايش مي‌يابد و در 0c 450 وقتي تنش وارده از 50 به MPa 9 کاهش مي‌يابد مقدار na از حدود 5 به 7 افزايش مي‌يابد. اين رفتار خزشي در 5083Al اصلاحي مشابه آلياژ تقويتي می باشد. عموماً در ناحيه تنش، افزايش دما منجر به کاهش توان تنش مي‌گردد. به گونه عیان عبور از ناحيه تنش زياد به ناحيه تنش متوسط در تنشي در محدوده MPa130-100 رخ مي‌دهد که کمي بيشتر از مقدار آلياژ رقيق Al-5% Mg می باشد.

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

در 0c550T> دو نوع متفاوت از رفتار خزشي 5083Al را مي‌توان تشخيص داد. در ناحيه تنش متوسط مقدار توان تنش ظاهري در اصل ثابت می باشد (در حدود 4). در ناحيه تنش اندک MPa4< در 0c550T> با کاهش تنش به نزديکي 1 مقدار na از4/0به 5/1 کاهش مي‌يابد[5].

2-3-2- وابستگي تنش در حالت پايدار به دما:

انرژي فعالسازي ظاهري در تغييرشکل پلاستيک (Qa) محاسبه گردید. از لحاظ جبري معادله 2-6 مي‌تواند به معادله زير تبديل نمود:

(معادله 2-7)                                                                            

که در آن = ln(A-1/nε1/n) ٭A يک ثابت می باشد که نقطه مبنا را در سرعت کرنش ثابت بکار مي‌گيرد. مقادير Qa به وسيله ترسيم تنش با مدول طبيعي با بهره گیری از وابستگي دمايي مدول برشي Al خالص (MPa) بدست مي‌آيد که به صورت:

(معادله 2-8)                                                                         T16- (104×022/3) = G

براي مقادير مختلف سرعت کرنش به گونه لگاريتمي در برابر معکوس دماي مطلق تعريف مي‌گردد. شيب اين وابستگي برابر با Qa/(nr) می باشد. مشخص گردید که مقادير انرژي فعالسازي ظاهري در محدوده 30 176 تا kJ/mol 120 470 به نحو مطلوبي بيشتر از انرژي فعالسازي براي خودپراکني در Al خالص (kJ/mol 143= Q1) می باشد که مي‌توان اين را به وجود تنش آستانه‌اي نسبت داد [5].

2-3-3- نظاره ريزساختار:

در پي فرايند انحلال، بررسي TEM وجود ذرات کوچکي را نشان داد که به وسيله تکنيک طيف‌سنجي انرژي، به صورت Al3Cr, Al3Zr, Al6Mn تشخيص داده گردید. اين پراکندگي‌ها به گونه نسبتاً يکنواخت در مناطق مرکزي دانه قرار داشتند. مشاهدات TEM نشان داد که ديگر فازهاي ثانويه در حين تغييرشکل در تمام دماها رسوب نکردند. ريزساختار ماده آغازين شامل دانه‌هاي هم‌مرکز با اندازه متوسطي در حدود μm 180 و دانسيته نابجايي متوسط حدود 2-m 1011 می باشد.

مشاهدات TEM نمونه‌هاي کرنش يافته، يک ارتباط گسترده را بين نابجايي‌ها و ذرات فاز دوم نشان داد (شکل 2-7).

برای دیدن قسمت های دیگر این پژوهش لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد بهره گیری کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

دسته بندی : برق

دیدگاهتان را بنویسید