پژوهشنامه ریخته گری

پژوهشنامه ریخته گری

بررسی و اصلاح اثر اصطکاک و گرمای آدیاباتیک حین تغییرشکل داغ فشاری یک ترکیب بین فلزی آلومیناید تیتانیوم ریختگی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکترای مهندسی مواد، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2 دانشیار، مجتمع داشنگاهی مواد و فناوری های ساخت، داشنگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
3 دانشیار، دانشکده متالورژی و مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی همدان
10.22034/frj.2024.426238.1189
چکیده
هدف از پژوهش حاضر، مطالعه تاثیر اصطکاک و گرمای آدیاباتیک حین شکل داغ فشاری ترکیب بین فلزی Ti-48Al-2Cr-2Nb و اصلاح تاثیر این عوامل بر منحنیهای سیلان داغ آن است. آزمون فشار داغ ترکیب فوق در دماهای 1000، 1050، 1100 و 1150 و نرخهای کرنش 001/0، 01/0 و 1/0 بر ثانیه انجام شد. سپس منحنیهای سیلان داغ به دست آمده، با در نظر گرفتن تاثیر اصطکاک و گرمای آدیاباتیک اصلاح شد. نوع اصطکاک از نوع لغزنده بوده و مقادیر ضریب اصطکاک در شرایط مختلف تغییرشکل داغ بین 14/0 تا 46/0 محاسبه شد. مقدار ضریب اصطکاک با افزایش دمای تغییرشکل و کاهش نرخ کرنش، افزایش یافت. این ضریب با اندازه گیری شعاع و ارتفاع نمونه‌ها قبل و بعد از تغییرشکل اندازه گیری می شود، اما مقدار آن به هدایت حرارتی قالب و قطعا کار بستگی دارد. در نرخ‏های کرنش اندک، اثر اصطکاک و گرمای آدیاباتیک یکسان بوده و تقریبا یکدیگر را خنثی می کنند، اما در نرخهای کرنش بالاتر اثر گرمای آدیاباتیک به حدی افزایش می یابد که منحنی اثر اصلاح شده گرمای آدیاباتیک تا 30 مگاپاسکال بیشتر از مقدار تنش اولیه می‏باشد. در نرخ کرنش 001/0 بر ثانیه به دلیل زمان طولانی آزمون، اختلاف دمایی ایجاد شده در سطح قطعه ناچیز بوده و قابل صرف نظر کردن است. همچنین وجود اختلاف دمایی موقعیت تنش حداکثر را در نمودار تغییر نمیدهد. مقدار قدر مطلق خطای ناشی از اصطکاک و گرمای آدیاباتیک با افزایش کرنش، افزایش می‌یابد، در حالیکه علامت جبری این پارامترها متفاوت بوده و تاثیر یکدیگر را خنثی می کنند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

1.     Leyens C., Peters M., Titanium and Titanium Alloys - Fundamentals and Applications, Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2003.
2.     Appel F., Paul J.D.H., Oehring M., Gamma Titanium Aluminide Alloys., Germany: Wiley-VCH Verlag & Co. KGaA, 2011.
3.     Sauthoff G., Intermetallics, ed. 1st. 1995, Weinheim: NY: Wiley-VCH.
4.     Bewlay B.P., et al., TiAl alloys in commercial aircraft engines. Materials at High Temperatures, 2016. 33: p. 549-559.
5.     Stollof N.S., Shikka V.K., Physical Metallurgy and Processing of Intermetallic Compounds. 1996, New York: Chapman & Hall.
6.     Rezaei H., Morakabati M., Momeni A., Evaluation of the effect of heat treatment on structural changes and mechanical properties of Ti-48Al-2Cr-2Nb intermetallic. Founding Research Journal, 2022, 6(2) 125-132.
7.     Jiang F., et al., A Correction to the stress–strain curve during multistage hot deformation of 7150 aluminum alloy using instantaneous friction factors, Journal of Materials Engineering and Performance, 2018, 27(6) 3083-3090.
8.     Goetz R.L., Semiatin S.L., The adiabatic correction factor for deformation heating during the uniaxial compression test, Journal of Materials Engineering and Performance, 2001, 10(6) 710-717.
9.     Li S., Li L., Influence of the deformation heating on the flow behavior of 6063 alloy during compression at medium strain rates, Journal of Materials Research, 2019, 34(2) 309-320.
10. Li Y.P., Matsumoto H., Chiba A., Correcting the stress-strain curve in the stroke-rate controlling forging process, Metallurgical and Materials Transactions A, 2009, 40, 1203-1209.
11. Brenk J., Hassan-Pour S., Spiess P., Friedrich B., Examination of an alternative method for the pyrometallurgical production of copper-chromium alloys, IOP Conf. Ser. Materials Science and Engineering, 2016, 143, 012016.
12. Franzén S.F., Karlsson J., Titanium Aluminide manufactured by electron beam melting, Master Thesis, in Department of Materials and Manufacturing Technology, Chalmers University of Technology: Gothenburg, Sweden, 2010.
13.  Monajati H., et al., Deformation characteristics of isothermally forged UDIMET 720 nickel-base superalloy, Metallurgical and Materials Transactions A, 2005, 36, 895-906.
14.  Ebrahimi R., Najafizadeh A., A new method for evaluation of friction in bulk metal forming, Journal of Materials Processing Technology, 2004, 152(2) 136-143.
15.  Tan X., Comparisons of friction models in bulk metal forming. Tribology International, 2002, 35, 385–393.
16.  Shahriari D., et al., Effects of lubricant and temperature on friction coefficient during hot forging of Nimonic 115 superalloy, Kovove Materialy, 2011, 49(5) 375-383.
17.  Rudkins N.T., et al., Friction modelling and experimental observations in hot ring compression tests. Journal of Materials Processing Technology, 1996, 60, 349-353.
18.  Obiko J., Friction correction of flow stress-strain curve in the upsetting process. IOP SciNotes, 2021, 2(1).
19.  Evans R.W., Scharning P.J., Axisymmetric compression test and hot working properties of alloys. Materials Science and Technology, 2001, 17, 995-1004.
20.  Dieter G.E., Kuhn H.A., Semiatin S.L., Handbook of workability and process design, USA: ASM International, 2003.
21.  Doubenskaia M., et al., Study of selective laser melting of intermetallic TiAl powder using integral analysis, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2018, 129, 1-14.
22.  Xiao G., Yang Q.W., Li L.X., Modeling constitutive relationship of 6013 aluminum alloy during hot plane strain compression based on Kriging method. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2016, 26(4) 1096-1104.
23.  Chen X., et al., Dynamic recrystallization behavior of the Ti–48Al–2Cr–2Nb alloy during isothermal hot deformation, Progress in Natural Science: Materials International, 2019, 29, 587-594.
24.  Ma Y., et al., Correction of flow stress for hot compression of IN718 alloy, in International Conference on Manufacturing Science and Engineering, Atlantis Press, 2015, 1431-1436.
دوره 8، شماره 2 - شماره پیاپی 25
پاییز و زمستان
پاییز 1403
صفحه 81-88

  • تاریخ دریافت 29 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری 19 تیر 1403
  • تاریخ پذیرش 21 تیر 1403