مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر فشار گرم بر ریز ساختار و خواص مکانیکی آلیاژ Mn-25Ni-5Cr

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
زهرا سنگری مطلق
امیر مومنی
امید بیات
زهرا دین محمدی
مهناز اسدبیگی
دانشگاه صنعتی همدان
چکیده
در این تحقیق رفتار تغییر شکل گرم آلیاژ Mn-25Ni-5Cr توسط آزمایش های فشار گرم در دماهای 850، 900، 950 و 1000 درجه سانتی گراد و با نرخ کرنش­های 001/0، 01/0، 1/0 و 1 بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از نمودارهای تنش- کرنش حقیقی نشان داد که با افزایش دما و کاهش سرعت کرنش سطح تنش سیلان کاهش می­یابد و از طرفی ظهور یک پیک تنشی در منحنی سیلان را می­توان به آغاز تبلور مجدد دینامیکی نسبت داد که گویای وسعت قابل توجه تبلور مجدد دینامیکی در آلیاژ مورد تحقیق می­باشد. همچنین، در دماهای بالا و سرعت کرنش­های کم نقطه متناظر با تنش حداکثر در کرنش­های کمتری ظاهر شد. بررسی­های ریز ساختاری توسط میکروسکوپ نوری نشان داد که تبلور مجدد دینامیکی مکانیزم غالب در تحولات ریزساختاری آلیاژ مورد تحقیق است. وجود مرزهای نیمه تمام در حوالی دانه­های ریز تبلورمجدد نیز گویای بروز تبلورمجدد دینامیکی پیوسته در حین کارگرم آلیاژ است. در بررسی­های دقیق­تر ریزساختار و فازشناسی، به کمک میکروسکوپ SEM و آنالیز EDS، علاوه بر فاز زمینه فاز دوم محلول جامد متشکل از منگنز، نیکل و کروم شناسایی شد. به کمک معادلات بنیادین توانی و نمایی ثوابت ماده n، و در کرنش 3/0 تعیین شدند. همچنین تاثیر دما و نرخ کرنش بر سطح تنش سیلان آلیاژ توسط معادله بنیادین سینوس هایپربولیک بررسی و انرژی فعالسازی 6258/394 کیلو ژول بر مول تعیین شد.
کلیدواژه‌ها
فشار گرم
رفتار سیلانی
تبلور مجدد دینامیکی
سینوس هایپربولیک
انرژی فعالسازی

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of the effect of hot compression on microstructure and mechanical properties of Mn-25Ni-5Cr alloy

نویسندگان English

zahra sangarimotlagh
Amir Momeni
omid bayat
zahra dinmohamadi
mahnaz asadbeigi
Hamadan University of Technology
چکیده English

In this study, the hot-working behavior of Mn-25Ni-5Cr alloy was studied using hot compression tests at the temperatures of 850 ˚C, 900 ˚C, 950 ˚C and 1000 ˚C and the strain rates of 0.001 s-1, 0.01 s-1, 0.1 s-1 and 1 s-1 to a true strain level of 0.7. The results of flow curves showed that the flow stress decreases with increasing temperature and decreasing strain rate. Regarding the shape of flow curves, peak appearance represents the dynamic recrystallization. The peak stress and strain of flow curves appeared in fewer strains at high temperatures and strain rates. The microstructural evolution is mainly controlled by dynamic recrystallization. The presence of evolving boundaries around the recrystallized grains also indicates the occurrence of continuous dynamic recrystallization during hot working. In closer scrutiny of microstructure and fasciology, using by SEM microscope equipped with EDS detector, in addition to the background phase, second phase consisting of manganese, nickel and chromium was identified. The constants of n, α and β were determined using constitutive, power and exponential equations at 0.3 strain. According to the constitutive equation of the hyperbolic sinus, the amount of activation energy in the strain of 0.3 is 394.6258 kJ/mol.

کلیدواژه‌ها English

: Hot compression
Dynamic recrystallization
Hyperbolic sinus
Activation energy
1. Laux B, Rösler J. Mechanical Properties of New Ni-Mn-Based Braze Alloys for the Fast Epitaxial Braze Repair of Single-Crystalline Ni-Base Superalloys. In Advanced Materials Research 2011 July; 278: 479-484.
2. Ares A. E, Rebak R. B, Biezma M. V, Méndez C. M. Corrosion of nonferrous metals and their alloys, Advances in Materials Science and Engineering 2018 May.
3. Holleman A. F, Wiberg E. Lehrbuch der anorganischen chemie. Berlin. De Gruyter 1985.
4. Rhu J. C, Kim S. S, Jung Y. G, Han S. Z and Kim C. J . Tensile Strength of thermomecanically processed Cu-9Ni-6Sn alloys. Metall Mat Trans A 1999, 30; 2649–2657.
5. Cantor B, Oreilly K. Solidification and Casting. Institute of Physics, CRC Press 2002 December; 442.
6. Wang N, Wei B. Rapid solidification of undercooled cu-ge peritectic alloy. Acta mater 2000 May, 48 (11); 1931-1938.
7. Humphreys F. J and Hatherly M. Recrystallization and related annealing phenomena, Second edition, Elsevier 2004.
8. Momeni A, Dehghani K. Prediction of dynamic recrystallization kinetics and grain size in 410 martensitic stainless steel during hot deformation. Metals and Materials international 2010 October, 16; 843-849.
9. Ebrahimi G. R, Momeni A, Kazemi Sh, Alinejad H. Flow curves, dynamic recrystallization and precipitation in a medium carbon low alloy steel. Vacuum 2017 August, 142; 135-145.
10. Zhang H, Jin N. P, Chem J. H. Hot deformation behavior of Al-Zn-Mg-Cu-Zr aluminum alloys during compression at elevated temperature. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2011 March, 21 (3); 437-442.
11. Tahreen N, Zhang D. F, Pan F. S, Jiang X. Q, Li D. Y and Chen D. L. Hot Deformation and Processing Map in an Mg-Zn-Mn-Y Alloy. Magnesium Technology 2016, 183-186.
12. Sellars C. M. Microstructure modeling in hot deformation. Thermo-Mechanical Processing in Theory, Modelling & Practice [TMP] exp 2 1997, 35-51.
13. Bäcke L. Modeling the microstructural evolution during hot deformation of microalloyed steels. School of Industrial Engineering and Management, PhD dissertation, KTH, Stockholm, 2009 Doctoral thesis.
14. Shi B, Luo T. J, Wang J, Yang Y. Hot compression behavior and deformation microstructure of Mg-6Zn-1Al-0.3Mn magnesium alloy. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2013 September, 23 (9); 2560-2567.
15. Ansari N, Tran B, Poole W, Singh S, Krishnaswamy H, Jaina J. High temperature deformation behavior of Mg-5wt.%Y binary alloy: Constitutive analysis and processing maps Materials Science and Engineering: A 2020 March, 777.
16. Lin Y. C, Chen M. s, Zhong J. Prediction of 42CrMo steel flow stress at high temperature and strain rate, Author links open overlay panel, Mechanics Research Communications 2008, 35; 142-150.
17. Zhou L, Yang L, Peng Y, Fei L and Zhu X. Comparative study on constitutive models to predict flow stress of Fe-Cr-Ni preform reinforced Al-Si-Cu-Ni-Mg composite. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed 2017 June, 32; 666-676.
18. Huang H. Q, Di H. S, Yan N, Zhang J. C, Deng Y. G, Misra R. D. and Li J. P. Hot deformation behavior and processing maps of a high Al-low Si transformation-induced plasticity steel: microstructural evolution and flow stress behavior. Acta Metallurgica Sinica 2018 November, 31; 503-514.
19. Lai L, Zhang K, Ma M, Li X, Li Y, Shi G and Yuan J. Hot deformation behavior of AZ40 magnesium alloy at elevated temperatures. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci, Ed 2017 December, 32; 1470-5.
20. Liu W, Zhao H, Li D, Zhang Z, Huang G and Liu Q. Hot deformation behavior of AA7085 aluminum alloy during isothermal compression at elevated temperature. Materials Science and Engineering: A 2014, 596; 176-182.
21. Sadeghi M, Hadi M, Karimi H, Bayat O. Determination of critical pressure animpending pressure for manganese evaporation during the induction melting process of manganese-nickel alloys. in Persian, Founding Research Journal 2019, 3(2); 67-74. [Persian].
22. Lin Y. C, Chen X. A critical review of experimental results and constitutive descriptions for metals and alloys in hot working. Materials and design 2011 April, 32 (4); 1733-1759.
23. Verlinden B, Driver J, Samajdar I, Doherty R. Thermo-mechanical processing of metallic materials. Amsterdam; Boston: Pergamon/Elsevier Science 2007 June, 1st Edition, 11; 560.
24. Abbasi S.M, Momeni A, Lin Y. C, Jafarian H. R. Dynamic softening mechanism in Ti-13V-11Cr-3Al beta Ti alloy during hot compressive deformation. Material Science and Engineering. A 2016 May, 665; 154-160.
25. Liao C, Wu H, Wu Ch, Zhu F, Lee Sh. Hot deformation behavior and flow stress modeling of annealed AZ61 Mg alloys. Progress in Natural Science: Materials International 2014 June, 24 (3); 253-265.
26. Doherty R. D, Hughes D. A, Humphreys F. J, Jonas J. J, Juul Jensen D, Kassner M. E. Current issues in recrystallization: a review. Material Science and Engineering 1998, 1 (2); 219-274.
27. Gokcen N. A. The Mn-Ni (manganese-nickel) system. Journal of phase equilibria 1991 June, 12; 313-321.
28. Kuey R, Driver J. H. Microtexture tracking of sub-boundary evolution during hot deformation of aluminium. Materials Characterization 2011 December, 62 (12); 1222-1227.
29. Kim S. I, Yoo Y. C. Continuous dynamic recrystallization of AISI 430 ferritic stainless steel. Metals and Materials International 2002, 8; 7-13.
30. C.M. Sellars, W. J McTegart. On the mechanism of hot deformation, Acta Metallurgical 1966, 14 (9); 1136-1138.
31. Richardson G. J, Hawkins D.N, Sellars C.M. Worked examples in metalworking. The Institute of Metals, London, 1985.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 20، شماره 12
آذر 1399
صفحه 2689-2696