نقش هوش مصنوعی بر خواص کششی و شکل پذیری کششی ورق های آلیاژی

نقش هوش مصنوعی بر خواص کششی و شکل پذیری کششی ورق های آلیاژی Mg-Al-Mn تولید شده با نورد گرم مداوم

چکیده

نورد پیوسته یک فرآیند نوآورانه و مقرون‌به‌صرفه برای تولید ورق‌های آلیاژ منیزیم با عملکرد بالا و شکل‌پذیری کششی ورق‌های آلیاژی خوب در دمای اتاق است و ما اثر محتوای آلومینیوم بر خواص کششی و شکل‌پذیری در دمای اتاق یک ورق آلیاژ Mg–Al–Mn اخیراً طراحی شده را بررسی کردیم. ترکیبی عالی از تنش تسلیم 0.2 درصد (TPS) و حداکثر ارتفاع گنبد (LDH) با افزودن محتوای متوسط آلومینیوم (2 درصد یا 4 درصد) حاصل شد.

ورق‌های آنیل شده در دمای پایین 250 درجه سانتی‌گراد TPSs حدود 170-180 مگاپاسکال و LDHs حدود 8 میلی‌متر را نشان دادند. LDHs با آنیل در 350 درجه سانتی‌گراد به حدود 9 میلی‌متر افزایش یافت، در حالی که TPSs متوسط ​​حدود 150-160 مگاپاسکال حفظ شد. علاوه بر این، ورق‌ها دارای ایزوتروپی درون صفحه‌ای بودند که در آن خواص کششی و شکل‌پذیری کششی ورق‌های آلیاژی در جهت نورد بسیار شبیه به خواص در جهت عرضی بود.

خواص خوب با ساختار دانه ریز با کاهش شدت قطب‌های (0001) حاصل شد. در واقع، مدل‌سازی خودسازگار الاستو-ویسکوپلاستیک افزایش فعالیت لغزش منشوری را با افزودن 4 درصد آلومینیوم نشان داد، در حالی که تأثیر محدودی در بهبود شکل‌پذیری کششی ورق‌های آلیاژی داشت. علاوه بر این، ما دریافتیم که ریزساختار تغییر شکل ورق‌های نورد شده با افزودن 2 درصد و 4 درصد آلومینیوم یکنواخت می‌شود، که به کاهش شدت قطب‌های (0001) پس از آنیل کمک می‌کند.

مقدمه

کاهش وزن یک مفهوم کلیدی برای کاهش انتشار گاز CO2 از خودروها است و آلیاژهای منیزیم به دلیل چگالی کم مورد توجه گسترده قرار گرفته‌اند. مواد ورقه‌ای برای سقف و پنل‌های درب خودروها مورد نیاز است، در حالی که ورق‌های آلیاژ منیزیم در دمای اتاق شکل‌پذیری ضعیفی دارند AZ31. (Mg–3Al–1Zn، درصد جرمی) یک آلیاژ ورق منیزیم معمولی است و این آلیاژ پس از نورد بافت پایه را نشان می‌دهد، که در آن قطب‌های (0001) تراز موازی با جهت عمود بر ورق (ND) را نشان می‌دهند.

فعالیت لغزش پایه کاهش می‌یابد و منجر به شکل‌پذیری ضعیف در دمای اتاق می‌شود [2،3]. آزمایش کاپ Erichsen معمولاً برای ارزیابی شکل‌پذیری کششی مواد فلزی استفاده می‌شود. آلیاژ تجاری آلومینیوم بر پایه Al–Mg–Si یک آلیاژ آلومینیوم معمولی در صنعت خودرو است که شکل‌پذیری کششی خوبی در دمای اتاق نشان می‌دهد.

حداکثر ارتفاع گنبد (LDH) به 10 میلی‌متر می‌رسد، در حالی که بافت پایه منجر به محدودیت LDH حدود 3 میلی‌متر در ورق‌های آلیاژ منیزیم می‌شود [1]. علاوه بر این، خم‌پذیری و کشش عمیق نیز به دلیل بافت پایه کاهش می‌یابد.

آلیاژهای منیزیم با گرم کردن مجدد قبل از پاس نورد نورد شده‌اند. دمای معمولی گرمایش مجدد متوسط زیر 400 درجه سانتی‌گراد است و منجر به تشکیل بافت پایه می‌شود [1،6]. در مقابل، نورد با گرمایش مجدد در دمای بالا بالای 500 درجه سانتی‌گراد به اصلاح ویژگی‌های بافت کمک کرد. Huang و همکاران گزارش دادند که یک آلیاژ AZ31 با LDH 8.6 میلی‌متر با نورد در 525 درجه سانتی‌گراد به دلیل قطب‌های (0001) به شدت متمایل از ND .

در واقع، این فرآیند نیاز به نورد تکراری و گرمایش مجدد ورق در دمای بالا دارد. دمای بالا برق زیادی مصرف می‌کند و زمان پردازش برای افزایش دمای ورق طولانی‌تر می‌شود. آنها هزینه تولید را افزایش می‌دهند و استفاده از ورق‌های آلیاژ منیزیم نورد شده در صنعت خودرو را دشوار می‌کنند.

علاوه بر این، اکسیداسیون سطحی یا آتش‌سوزی نیز همانطور که توسط Bian و همکاران اشاره شد، انتظار می‌رود. بنابراین، فرآیند نورد مقرون‌به‌صرفه بدون استفاده از دمای بالا و گرمایش مجدد از اهمیت بالایی برخوردار است.

اثبات شده که نورد پیوسته در دماهای متوسط ​​با استفاده از ورق‌های آلیاژ Mg-(3, 5)Al–Mn مؤثر است. در نورد پیوسته این آزمایش، گرمایش مجدد ورق بین هر پاس نورد انجام نشد و ورق‌ها فقط قبل از اولین پاس نورد در دمای نورد نگه داشته شدند. در نتیجه دریافتیم که نورد پیوسته در 180-240 درجه سانتی‌گراد در متمایل کردن قطب‌های (0001) مؤثر بود، که به LDHs بزرگ حدود 8-9 میلی‌متر کمک کرد.

فرآیند این آزمایش کاربردهای صنعتی آلیاژهای Mg–Al–Mn را گسترش می‌دهد زیرا شکل‌پذیری خوب را می‌توان با هزینه پایین به دست آورد.

محتوای آلومینیوم تأثیر زیادی بر خواص مکانیکی و شکل‌پذیری آلیاژهای Mg–Al بر پایه نورد دارد. نورد در دمای بالا نیز بر روی آلیاژهای Mg-(3-8)Al-0.4Mn در مطالعه‌ای توسط Huang و همکاران اعمال شد  و LDHs بزرگ حدود 8-9 میلی‌متر زمانی به دست آمد که محتوای آلومینیوم 4-7 درصد جرمی بود. با این حال، اصلاح بافت توسط نورد پیوسته ما اخیراً کشف شد و محتوای مطلوب آلومینیوم برای دستیابی به شکل‌پذیری کششی بالا با نورد در دمای بالا متفاوت خواهد بود.

در واقع، ویژگی‌های بافت تحت تأثیر تبلور مجدد دینامیکی (DRX) و باندهای برشی قرار گرفتند. کار ما نشان داد که تبلور مجدد دینامیکی در حین نورد باعث تشکیل بافت پایه می‌شود. باندهای برشی نیز در حین نورد تشکیل شدند و به عنوان مکان‌های هسته‌زایی بالقوه برای دانه‌های جدید با ویژگی‌های بافت اصلاح شده در حین عملیات حرارتی بعدی تبدیل شدند.

اگرچه Huang و همکاران دریافتند که محتوای مطلوب آلومینیوم برای دستیابی به شکل‌پذیری بالا پس از نورد در دمای بالای آلیاژهای Mg–Al–Mn 4-7 درصد جرمی بود، نورد در دمای بالا و نورد پیوسته ما منجر به رفتار DRX متفاوت و تشکیل باندهای برشی می‌شود و محتوای مطلوب آلومینیوم را تغییر می‌دهد.

در این کار، ورق‌های آلیاژ Mg-(0.5, 1, 2, 4, 7)Al-0.2Mn با استفاده از نورد پیوسته در دمای متوسط ​​220 درجه سانتی‌گراد ساخته شدند. پس از نورد، عملیات حرارتی انجام شد و خواص کششی/فشاری، شکل‌پذیری کششی در دمای اتاق و ریزساختارها برای بهینه‌سازی محتوای آلومینیوم و ایجاد پایه و اساس برای ساخت ورق‌های نورد شده منیزیم با عملکرد بالا و کم هزینه بررسی شد.

بخش‌های کوتاه مقاله شکل پذیری کششی ورق های آلیاژی

روش تجربی شکل پذیری کششی ورق های آلیاژی

            آلیاژهای Mg-0.5، 1، 2، 4، 7 Al-0.2Mn با ریخته گری دو رول تولید شدند. برای ارزیابی ترکیبات شیمیایی از روش پلاسمای جفت شده القایی استفاده شد (جدول 1). آلیاژهای ریخته‌گری شده با ضخامت 4 میلی‌متر با اندازه‌گیری عرض 130 میلی‌متر و طول 100 میلی‌متر برش داده شدند.

آنها ابتدا در دمای 415 درجه سانتیگراد به مدت 6 ساعت تحت یک جریان Ar همگن شدند. پس از آن، دما با سرعت گرمایش 1 درجه سانتیگراد در دقیقه افزایش یافت و وقتی دما به 500 درجه سانتیگراد رسید صفحات با آب خاموش شدند. صفحات همگن شده . . .

منحنی‌های تنش-کرنش کششی پس از بازپخت در دمای 250 درجه سانتی گراد و 350 درجه سانتی گراد در شکل 1 خلاصه شده است. جهت کشش (a, c) RD و (b, d) TD بود. جدول 2، جدول 3 استحکام کششی نهایی، تنش اثبات 0.2 درصد و ازدیاد طول شکست را خلاصه می کند که به ترتیب UTS، TPS و FE نشان داده می شوند.

ازدیاد طول یکنواخت (UE) با استفاده از معیار Considère [13] محاسبه شد. مقادیر همچنین در جدول 2، جدول 3 نشان داده شده است. علاوه بر این، تأثیر محتوای Al بر روی (a) UTS، (b) TPS، (c) FE، و

بحث های شکل پذیری کششی ورق های آلیاژی

خواص مکانیکی، شکل پذیری کششی ورق های آلیاژی و ریزساختارها با استفاده از ورق‌های آلیاژی Mg-(0.5، 1، 2، 4، 7) Al-0.2 منگنز نورد شده توسط نورد پیوسته جدید مورد بررسی قرار گرفت. ما دریافتیم که محتوای متوسط ​​Al 2% و 4% منجر به ترکیب خوب TPS و LDH شد. ورق های آنیل شده در دمای 250 درجه سانتی گراد TPS حدود 170-180 مگاپاسکال و LDH حدود 8 میلی متر را نشان دادند. اگرچه TPS پس از بازپخت در دمای نسبتاً بالای 350 درجه سانتیگراد به ~150-160 مگاپاسکال کاهش یافت، LDH به افزایش یافت.

نتیجه گیری

خواص مکانیکی و شکل پذیری کششی ورق های آلیاژی Mg-Al-Mn تولید شده توسط نورد پیوسته مقرون‌به‌صرفه مورد بررسی قرار گرفت. شبیه‌سازی EVPSC برای ایجاد پایه‌ای برای ساخت ورق‌های آلیاژی منیزیم با کارایی بالا اجرا شد. علاوه بر این، ریزساختار تغییر شکل پس از نورد مورد بررسی قرار گرفت تا مکانیسمی برای اصلاح بافت پایه معمولی آشکار شود. می توان نتیجه گیری های زیر را به دست آورد.

منابع

ScienceDirect

گروه مجله صنعت فولاد